一种氢气复合型锂电池火灾探测装置的制作方法

1.本发明涉及储能电站火灾报警技术领域，尤其涉及一种氢气复合型锂电池火灾探测装置。


背景技术：

2.随着储能产业快速发展，以及锂电池新材料的研发、电池制作技术的创新和众多科研机构和企业的参与，锂离子电池的性能正日益提高，单体安全性能也得到极大提高。但由于大规模储能系统单体电池容量更大，电池簇单体数量更多，电池簇并联数量更大，电池堆电流更大，电池簇充放电深度更深，电池簇运行一致性和寿命要求更为严格，在使用过程中极易出现局部热失控现象，存在巨大的安全隐患。
3.锂电池火灾事故一旦发生，就会造成严重后果，此时对锂电池热事故特征参数识别、热失控早期预警、安全联动和消防防护显得尤为重要。电化学储能电站安全问题较为突出，直接制约着储能技术应用甚至是储能产业的发展。目前采用的方法是通过对电池系统早期火灾信号的监测预警，及时准确的实现早期热失控火灾预警，通过对电池管理系统的多级联动有效的保障电池系统消防安全。
4.目前，应用在电化学储能电站的烟雾探测传感器功能单一，其只能检测单一的烟雾，然而，电芯在热失控时，会伴随着氢气、烟雾、温度等一系列特征参数的变化，因此，现有的烟雾探测传感器装置还难以满足及时、准确、高效的监测需求。


技术实现要素：

5.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种氢气复合型锂电池火灾探测装置。
6.本发明提出的一种氢气复合型锂电池火灾探测装置，包括：
7.由上壳体、中间壳体和安装底板组成的外壳体；
8.安装在上壳体与中间壳体形成的内腔中的烟雾传感器pcb板和多模块集成pcb板；
9.其中：
10.多模块集成pcb板上集成安装有氢气传感器、一氧化碳传感器、温度传感器和voc传感器；
11.烟雾传感器pcb板上端固定安装有迷宫进气罩，迷宫进气罩的周向侧壁上设有呈圆周阵列分布的第一进气孔；
12.上壳体上端设有供迷宫进气罩穿过的开口，上壳体通过在开口外端呈圆周阵列分布的凸起连接筋连接有防护罩，相邻的凸起连接筋之间形成透气窗口，防护罩和凸起连接筋将迷宫进气罩笼罩于内侧，上壳体上端还设有与其内腔相通的透气口。
13.优选地，还包括调节罩和转盘，调节罩套装于迷宫进气罩外表面，并且能够绕迷宫进气罩周向转动，调节罩周向侧壁上设有呈圆周阵列分布的第二进气孔，转盘通过转轴转动安装在防护罩外端，转轴穿过防护罩并且与调节罩固定连接。
14.优选地，迷宫进气罩上的第一进气孔的间隙小于1.3mm，上壳体上的透气口的间隙小于1.3mm。
15.优选地，透气口呈环形阵列分布，透气口的形状为腰型孔状。
16.优选地，中间壳体上端固定有单头六角连接柱，烟雾传感器pcb板通过螺钉螺纹锁紧在单头六角连接柱上端。
17.优选地，上壳体上端设有指示灯孔，多模块集成pcb板固定在中间壳体上，多模块集成pcb板与指示灯孔之间连接有导光柱。
18.优选地，中间壳体与上壳体通过卡接的方式固定连接。
19.优选地，中间壳体与安装底板通过卡接的方式固定连接。
20.优选地，安装底板上设有螺丝安装孔，螺丝安装孔为腰型孔。
21.本发明的氢气复合型锂电池火灾探测装置集成了氢气、一氧化碳、烟雾、温度、voc五种探测传感器，可以更加全面的反应电芯热失控时的多种特征变化，并且通过外壳体和迷宫进气罩的结构设计，防护效果好，能够降低环境干扰，达到精确检测烟雾浓度值的目的，更可靠地进行电池热失控监测，实现锂电池热失控预警。
附图说明
22.图1为实施例中提出的氢气复合型锂电池火灾探测装置的立体图；
23.图2为图1中的氢气复合型锂电池火灾探测装置的剖视图；
24.图3为图1中的氢气复合型锂电池火灾探测装置的俯视图；
25.图4为图1中的氢气复合型锂电池火灾探测装置的仰视图；
26.图5为实施例中的氢气复合型锂电池火灾探测装置安装在86盒上的结构示意图；
27.图6为实施例中的氢气复合型锂电池火灾探测装置的原理框图
。
具体实施方式
28.请参照图1-6所示，根据本发明实施例的一种氢气复合型锂电池火灾探测装置，包括外壳体1，外壳体1由上壳体11、中间壳体12和安装底板13组成，在上壳体11与中间壳体12形成的内腔中安装有烟雾传感器pcb板2和多模块集成pcb板3。
29.其中，多模块集成pcb板3上集成安装有氢气传感器、一氧化碳传感器、温度传感器和voc传感器。烟雾传感器pcb板2上端固定安装有迷宫进气罩4，迷宫进气罩4的周向侧壁上设有呈圆周阵列分布的第一进气孔41。烟雾传感器pcb板2上的烟雾传感器为光电式烟雾传感器，其采用发光二极管和光敏二极管组成一对光电管，光电管固定在迷宫进气罩4的底部结构内，锁定间距和角度，最大程度的降低环境光的干扰，同时，迷宫进气罩4既通过第一进气孔41保证了其内腔与电池箱内环境联通，又降低了环境光以及电池箱中暗电流的干扰，能够提高测准确率。
30.上壳体11上端设有供迷宫进气罩4穿过的开口111，上壳体11通过在开口111外端呈圆周阵列分布的凸起连接筋112连接有防护罩113，相邻的凸起连接筋112之间形成透气窗口，防护罩113和凸起连接筋112将迷宫进气罩4笼罩于内侧，防护罩113能够对迷宫进气罩4起到较好的保护作用，并且透气窗口使烟雾还能顺利地从各个方位进入迷宫进气罩4内。上壳体11上端还设有与其内腔相通的透气口114，透气口114使多模块集成pcb板3上的
各个传感器能够检测到气体。
31.根据本实施例的该氢气复合型锂电池火灾探测装置，由于其集成了氢气、一氧化碳、烟雾、温度、voc五种探测传感器，可以更加全面的反应电芯热失控时的氢气、一氧化碳、烟雾、温度、voc多种特征变化，更可靠地进行电池热失控监测，实现锂电池热失控预警。
32.在具体地实施例中，烟雾传感器pcb板2和多模块集成pcb板3在外壳体1内腔中采用上下分层式安装。中间壳体12上端固定有单头六角连接柱121，烟雾传感器pcb板2通过螺钉122螺纹锁紧在单头六角连接柱121上端。上壳体11上端设有指示灯孔119，多模块集成pcb板3固定在中间壳体12上，多模块集成pcb板3与指示灯孔119之间连接有导光柱31，导光柱31的作用是将多模块集成pcb板3的声光报警单元的指示灯光亮导出。
33.烟雾传感器pcb板2和多模块集成pcb板3上的传感器模块的使用寿命有限，当传感器出现故障时需要进行更换，为此，烟雾传感器和氢气传感器采用可拔插式引脚，从而方便快速拔插来进行更换。
34.迷宫进气罩4上的第一进气孔41的间隙小于1.3mm，上壳体11上的透气口114的间隙小于1.3mm，透气口114具体呈环形阵列分布，透气口114的形状为腰型孔状。小于1.3mm的孔隙能够有效灰尘和蚊虫进入外壳体1内腔中，防止灰尘干扰，保证检测准确性。
35.在进一步地实施例中，该火灾氢气复合型锂电池火灾探测装置还包括调节罩115和转盘116，调节罩115套装于迷宫进气罩4外表面，并且能够绕迷宫进气罩4周向转动，调节罩115周向侧壁上设有呈圆周阵列分布的第二进气孔117，转盘116通过转轴118转动安装在防护罩113外端，转轴118穿过防护罩113并且与调节罩115固定连接。当操作人员转动转盘116时，转盘116能够带动调节罩115一起转动，可通过第二进气孔117与第一进气孔41位置交错来调整第一进气孔41的孔隙大小，也能将第一进气孔41关闭或打开，使迷宫进气罩4在不工作时可以防止灰尘进入，在工作时能够根据需要调节孔隙大小，另外，转动调节罩115时还能清理掉迷宫进气罩4外表面的灰尘，从而起到进一步的防尘效果。
36.该装置的外壳体1还具有方便安装和拆卸式的结构设计，以便对内部元器件进行安装、检修以及更换。其中，中间壳体12与上壳体11通过卡接的方式固定连接，中间壳体12与安装底板13也是通过卡接的方式固定连接。
37.具体地，上壳体11周向内壁设有楔形卡块，中间壳体12上端设有第一卡头123，中间壳体12与上壳体11之间通过第一卡头123与楔形卡块卡接。安装底板13具有环形台阶边，环形台阶边内侧设有卡槽，中间壳体12下端设有第二卡头124，中间壳体12与安装底板13之间通过第二卡头124与卡槽卡接。卡接的方式方便安装，并且在拆卸时，只需通过一字螺丝刀撬开即可。
38.如图4和5所示，安装底板13作为安装时的转接板，在安装底板13上设有螺丝安装孔131，螺丝安装孔131为腰型孔，通过螺丝装入螺丝安装孔131可将安装底板13与86盒安装在一起，从而方便该氢气复合型锂电池火灾探测装置的整体安装。
39.根据本实施例的火灾氢气复合型锂电池火灾探测装置，其工作原理是，参照图6，除了传感器模块以外，烟雾传感器pcb板2和多模块集成pcb板3上还集成有mcu(单片机)、电源转换单元、通讯单元、联动输出单元和声光报警单元，工作时，其通过24v直流电压供电，当电芯热失控时，气体会穿过第一进气孔41和透气口114，进入迷宫进气罩4和外壳体1内腔中，各个传感器模块实时采集储能电池簇内的氢气、一氧化碳、烟雾、温度、voc等环境参数，
再通过单片机内部程序进行运算，结合建立的热失控火灾动力模型，能够判断储能电站内的电池簇是否出现电芯热失控。
40.当该氢气复合型锂电池火灾探测装置监测到电池簇内出现热失控现象时，通过内部声光报警单元发出声光报警信号，并且内部通讯单元通过can(控制器域网)给上级装置发出报警信息，系统通过can向对应故障电池簇内监测模块发出启动指令，打开对应防护装置，实施灭火抑制，及时扑灭火情，降低电池簇内部的温度，阻隔热扩散，从而确保储能箱及整个电池系统安全。
41.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种氢气复合型锂电池火灾探测装置，其特征在于，包括：由上壳体(11)、中间壳体(12)和安装底板(13)组成的外壳体(1)；安装在上壳体(11)与中间壳体(12)形成的内腔中的烟雾传感器pcb板(2)和多模块集成pcb板(3)；其中：多模块集成pcb板(3)上集成安装有氢气传感器、一氧化碳传感器、温度传感器和voc传感器；烟雾传感器pcb板(2)上端固定安装有迷宫进气罩(4)，迷宫进气罩(4)的周向侧壁上设有呈圆周阵列分布的第一进气孔(41)；上壳体(11)上端设有供迷宫进气罩(4)穿过的开口(111)，上壳体(11)通过在开口(111)外端呈圆周阵列分布的凸起连接筋(112)连接有防护罩(113)，相邻的凸起连接筋(112)之间形成透气窗口，防护罩(113)和凸起连接筋(112)将迷宫进气罩(4)笼罩于内侧，上壳体(11)上端还设有与其内腔相通的透气口(114)。2.根据权利要求1所述的氢气复合型锂电池火灾探测装置，其特征在于，还包括调节罩(115)和转盘(116)，调节罩(115)套装于迷宫进气罩(4)外表面，并且能够绕迷宫进气罩(4)周向转动，调节罩(115)周向侧壁上设有呈圆周阵列分布的第二进气孔(117)，转盘(116)通过转轴(118)转动安装在防护罩(113)外端，转轴(118)穿过防护罩(113)并且与调节罩(115)固定连接。3.根据权利要求1所述的氢气复合型锂电池火灾探测装置，其特征在于，迷宫进气罩(4)上的第一进气孔(41)的间隙小于1.3mm，上壳体(11)上的透气口(114)的间隙小于1.3mm。4.根据权利要求3所述的氢气复合型锂电池火灾探测装置，其特征在于，透气口(114)呈环形阵列分布，透气口(114)的形状为腰型孔状。5.根据权利要求1所述的氢气复合型锂电池火灾探测装置，其特征在于，中间壳体(12)上端固定有单头六角连接柱(121)，烟雾传感器pcb板(2)通过螺钉(122)螺纹锁紧在单头六角连接柱(121)上端。6.根据权利要求1所述的氢气复合型锂电池火灾探测装置，其特征在于，上壳体(11)上端设有指示灯孔(119)，多模块集成pcb板(3)固定在中间壳体(12)上，多模块集成pcb板(3)与指示灯孔(119)之间连接有导光柱(31)。7.根据权利要求1-6任意一项所述的氢气复合型锂电池火灾探测装置，其特征在于，中间壳体(12)与上壳体(11)通过卡接的方式固定连接。8.根据权利要求1-6任意一项所述的氢气复合型锂电池火灾探测装置，其特征在于，中间壳体(12)与安装底板(13)通过卡接的方式固定连接。9.根据权利要求1-6任意一项所述的氢气复合型锂电池火灾探测装置，其特征在于，安装底板(13)上设有螺丝安装孔(131)，螺丝安装孔(131)为腰型孔。

技术总结
本发明公开了一种氢气复合型锂电池火灾探测装置，包括外壳体，外壳体由上壳体、中间壳体和安装底板组成，在上壳体与中间壳体形成的内腔中安装有烟雾传感器PCB板和多模块集成PCB板，多模块集成PCB板上集成安装有氢气传感器、一氧化碳传感器、温度传感器和VOC传感器，烟雾传感器PCB板上端固定安装有迷宫进气罩，迷宫进气罩的周向侧壁上设有呈圆周阵列分布的第一进气孔。该火灾氢气复合型锂电池火灾探测装置集成了氢气、一氧化碳、烟雾、温度、VOC五种探测传感器，可以更加全面的反应电芯热失控时的多种特征变化，并且通过外壳体和迷宫进气罩的结构设计，防护效果好，能够降低环境干扰，更可靠地进行电池热失控监测，实现锂电池热失控预警。控预警。控预警。


技术研发人员：林启明 吕梦强 胡庆节 郭书琪 朱岱杰 卢军义 丁伟
受保护的技术使用者：安徽中科中涣智能装备股份有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/7/6