CN110711326A - 用于机动车高压电池的灭火***和具有灭火***的机动车 - Google Patents

用于机动车高压电池的灭火***和具有灭火***的机动车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车(1)的高压电池(2)的灭火***(3)，该灭火***包括：具有气态的灭火剂的至少一个灭火剂容器(4)；封闭灭火剂容器(4)的封盖，该封盖防止灭火剂流出到高压电池(2)内部；与封盖共同作用的控制装置(5)，该控制装置被设计成用于，当存在触发信号时打开封盖，从而使灭火剂流入高压电池(2)内部并排挤包含在高压电池内部的空气；与封盖共同作用的自行点火机构，该自行点火机构从自行点火温度起自行点燃并打开封盖。

Description

用于机动车高压电池的灭火***和具有灭火***的机动车
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的高压电池的灭火***以及一种具有用于高压电池的灭火***的机动车。
背景技术
在电驱动的机动车中通常安装有高压电池，该高压电池为用于驱动机动车的电机供送电能。非常常见的是锂离子基的高压电池。但是也完全可以使用其它电池单体。特别是，锂离子单体可能由于例如内部短路、脏污或碰撞情况显现危险的状态。如果不及时阻止到这种危险状态的转换，这可能导致电池单体发生火灾或甚至热失控。因此，原则上在具有高压电池的机动车中需要提供能防止高压电池的火灾发生或至少防止高压电池的火灾扩散的机构。对此，由现有技术中已知了一些解决方案。
文献DE 10 2014 215 036 A1示出一种用于中和电池单体的方法，其中被施加压力的中和溶液被注入电池单体的内部空间中。通过中和溶液可以结合脱气的电池单体的危险的脱气剂、气体、气溶胶、液滴和颗粒或中和危险的降解产物。
文献EP 2 755 275 B1示出了一种用于抑制电池中的火灾的设备。该设备包括具有抑制火灾的化学物质的容器以及控制装置，该控制装置被设计成用于，当借助于火灾传感器在电池中探测到火灾时，将化学物质输送到电池中。
文献DE 10 2015 213 777 A1示出了一种用于电池模块的防火和灭火的设备，该设备包括灭火剂存储器和驱控部件，该驱控部件被设计成，使得在触发条件下向电池模块的壳体内部空间中释放灭火剂。
发明内容
本发明的目的是，提供一种解决方案，借助于该解决方案可以特别可靠地防止机动车的高压电池的火灾的发生和扩散。
上述目的通过一种具有权利要求1的特征的、用于机动车的高压电池的灭火***实现。本发明的具有适宜的和非平凡的改进方案的有利的设计方案在从属权利要求中给出。
根据本发明的用于机动车的高压电池的灭火***包括至少一个灭火剂容器，该灭火剂容器具有气态的灭火剂。该气态的灭火剂在此可以处于压力下，从而在灭火剂容器打开时可以自动地以及快速地从灭火剂容器中排出。灭火***还包括封闭灭火剂容器的封盖，该封盖防止灭火剂流出到高压电池内部。与封盖共同作用的控制装置被设计成用于，当存在触发信号时打开封盖，从而使灭火剂流入高压电池内部并排挤包含在高压电池中的空气。灭火***还包括与封盖共同作用的自行点火机构/自燃机构，该自行点火机构从自行点火温度/自燃温度起自行点燃并打开封盖。
一旦该封盖打开，包含在灭火剂容器中的气态灭火剂就流到高压电池内部，由此排挤先前包含在高压电池内部的空气。灭火剂可以例如是气溶胶，该气溶胶包括固体的或液体的悬浮粒子，该悬浮粒子可以起防火或灭火的作用。在封盖打开时，气态的灭火剂特别是用于，将包含在高压电池中的空气从高压电池中排挤出。在空气中包含的氧气因此也被从高压电池内部排挤出，从而在高压电池中甚至不会发生火灾或可以遏制已经发生的火灾。
借助于与封盖共同作用的控制装置实现了，在存在所述触发信号时，电子地操纵该封盖，由此使灭火剂可以到达高压电池内部。对于根据本发明的灭火***重要的是与封盖共同作用的自行点火机构，该自行点火机构从自行点火温度起自行点燃并打开封盖。通过自行点火机构在灭火***中提供了冗余，例如即使在机动车的车载电网或车载电子***全部失效时，即使当控制装置也不再能工作时，该冗余仍然可以起作用。
例如，如果由于机动车强烈碰撞导致，控制装置不再起作用，那么只要达到自行点火温度，自行点火机构就可以始终可靠地自动打开封闭灭火剂容器的封盖，由此灭火剂可以流到高压电池内部并进而立即阻止火灾发生或抑制已经发生的火灾。因此，基于用于打开封盖的冗余的作用原理而提供了特别可靠且防止故障的解决方案，借助于该解决方案可以特别可靠地防止高压电池的火灾的形成和扩散。
本发明的一个有利的实施形式提出，自行点火机构具有引线/导火线，该引线从自行点火温度起自行点燃并打开封盖。该引线可以例如集成在封盖中或灭火剂容器中，在达到自行点火温度时该引线自动地用于打开封盖。自行点火机构的引线可以例如在制造灭火剂容器时被集成在灭火剂容器中或在制造封盖时被集成在封盖中。灭火剂容器或封盖被设计成，在引线点火时自动地打开封盖，由此使灭火剂流出到高压电池内部。
本发明的另一有利的实施形式提出，控制装置可以与碰撞传感器在信号技术方面相连接以用于提供触发信号。碰撞传感器可以例如安装在高压电池侧。另选或附加地，碰撞传感器可以安装在机动车中而不是安装在高压电池中。碰撞传感器可以是例如加速度传感器或安全气囊传感器。一旦触发碰撞传感器，该碰撞传感器就提供触发信号并将触发信号转发给控制装置。然后该控制装置打开先前一直保持封闭灭火剂容器的封盖，从而灭火剂流到高压电池内部并排挤包含在高压电池中的空气。
根据本发明的另一有利的实施形式提出，控制装置在信号技术方面与灭火***的温度检测装置相连接，该温度检测装置被设计成用于，测量高压电池的温度，并且当测定的温度高于规定的温度时，该温度检测装置提供触发信号。借助于温度检测装置可以可靠并连续地确定高压电池的温度。如果测定的温度高于规定的温度，则温度检测装置将触发信号转发给控制装置，由此该控制装置打开封盖。
根据本发明的另一有利的实施形式提出，对于高压电池的每个电池单体，温度检测装置具有集成在电池单体中的相应的温度传感器以用于测量相应的单体温度。以这种方式可以单独地监控电池单体。一旦单池单体中的一个超过了规定温度，则借助于温度检测装置生成触发信号并转发给控制装置，然后控制装置打开先前一直保持封闭灭火剂容器的封盖。例如，如果电池单体中的仅一个发生故障，则可以及时防止受损的电池单体的火灾，即通过使气态的灭火剂流入高压电池内部并排挤包含在高压电池内部的空气的方式。以这种方式可以防止整个高压电池受损。因此也可行的是，例如仅更换故障的电池单体，而无需更换高压电池的全部电池单体。
本发明的另一有利的实施形式提出，规定温度低于如下温度，从该温度起高压电池发生热失控，自行点火温度高于该规定温度。例如可以设想，规定的温度是150摄氏度。一旦达到这个温度，控制装置就打开封盖。以这种方式使高压电池内部的氧气被灭火剂排挤出，从而使高压电池的电池单体根本不能着火。如果控制装置不起作用，例如由于控制装置的电源受到干扰，机动车的车载电网受到干扰等情况，则在达到自行点火温度时自行点火机构就自动地用于使灭火剂可以到达高压电池的内部。由于自行点火温度高于规定温度，因此在控制装置起作用时保证了，可以立即阻止火灾发生，而无需触发自行点火机构。此外相对于自行点火机构，控制装置还是可逆的，从而在打开封盖后在可能情况下仅须更换以及重新填充灭火剂。
在本发明的另一个有利的设计方案中提出，自行点火温度处于如下温度的区域内，即高压电池从该温度起发生热失控。例如可以如此选择自行点火温度，使得自行点火温度比高压电池发生热失控的温度低几度。因此主要是在控制装置故障时，仍然可以在高压电池发生热失控之前使灭火剂及时到达高压电池内部。如果高压电池内部的温度急速升高，以至于即将面临高压电池的热失控，则最迟将会触发自行点火机构，由此使气态的灭火剂到达高压电池内部。由此可以防止或至少在时间上延迟高压电池的热失控。
本发明的另一有利的实施形式提出，灭火***具有借助于封盖与灭火剂容器连接的通道***，该通道***具有流出口，通过该流出口可以使灭火剂流入高压电池内部。通道***优选布置并构成为，高压电池的每个电池单体可以通过通道***的流出口中的至少一个来供给灭火剂。借助通道***可以向高压电池的内部快速且均匀地供给灭火剂。
根据本发明的另一有利的实施形式提出，灭火***具有至少一个集成在高压电池的壳体中的超压泄压阀，当灭火剂流入高压电池内部时，通过该超压泄压阀可以使包含在高压电池内部的空气流出。由此可以特别简单地使包含在高压电池内部的空气排出，由此可以特别快速、可靠且完全地为高压电池内部填充灭火剂。
在本发明的另一有利的设计方案中提出，控制装置被设计成用于，一旦控制装置打开封盖，就在机动车中输出警告信息和/或通知维修车间。即直接通知车辆乘员有关致动了灭火***的情况。也可行的是，附加地通过警告信息示出如下信息，即高压电池的状态是如何危险。例如如果及时触发了灭火***，其中电池单体中的仅一个或仅几个有故障或受高温的影响，则也可以设想，向驾驶员告知，他还可以行驶几公里，以便例如驶向自动地借助于控制装置通知的维修车间。根据高压电池的状况的危险程度也可以连同警告信息例如向驾驶员输出如下请求，即驾驶员应尽快停车并离开车辆。由于控制装置在触发灭火***时可以通知维修车间，因此可以特别快速地使技术人员和/或救援人员得知，相关机动车的高压电池出现问题。因此控制装置可以例如也通知维修车间，高压电池的问题有多严重，并传输机动车的位置。机动车为此可以例如与多个维修车间联网。
根据本发明的机动车包括高压电池和根据本发明的灭火***或根据本发明的灭火***的有利的实施形式。
从以下对优选实施例的描述以及根据附图得出本发明的其它优点、特征和细节。在不离开本发明的范围的情况下，以上在说明书中提到的特征和特征组合以及下面在对附图的描述中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能在给出的组合中，而且还可以在其它组合中或单独地使用。
附图说明
在唯一的附图1中，附图示出具有高压电池和用于高压电池的灭火***的机动车的示意图。
具体实施方式
示意性示出的机动车1包括未详细示出的电驱动装置以及为机动车1 的电驱动装置和其它耗电器供电的高压电池2。机动车1还包括用于高压电池2的灭火***3。该灭火***3可以例如完全地集成在高压电池2中。但是还可行的是，灭火***3的特定部件不集成在高压电池2中。在此示出的情况中，灭火***3包括两个灭火剂容器4，该灭火剂容器例如可以是气溶胶盒。灭火剂容器4包括气态的灭火剂，例如以气溶胶的形式。气溶胶可以包含能够产生阻燃或灭火作用的颗粒。
灭火剂容器4配设有封闭在此未详细示出的灭火剂容器4的封盖，该封盖防止处于压力作用下的气态灭火剂流出到高压电池2的内部。灭火***3还包括与相应的封盖共同作用的控制装置5，该控制装置被设计成用于，当存在触发信号时打开封盖，使得包含在灭火剂容器4中的灭火剂可以流入高压电池2内部并排挤包含在高压电池内部的空气。灭火***3还具有与在此未示出的封盖共同作用的、在此也未示出的相应的自行点火机构，该自行点火机构从自行点火温度起自行点燃并打开封盖。在此未示出的自行点火机构可以相应地具有引线，该引线从自行点火温度起自行点燃并打开封盖。该引线可以例如集成在灭火剂容器4中或集成在封盖中。
控制装置5可以与在此未详细示出的、用于提供触发信号的碰撞传感器在信号技术方面相连接。一旦由于事故而触发碰撞传感器，该碰撞传感器就将该触发信号转发给控制装置5，由此该控制装置打开封盖，从而包含在灭火剂容器4中的灭火剂可以到达高压电池2内部。
控制装置5在信号技术方面还通过相应的线路6与灭火***3的未详细示出的温度检测装置的温度传感器7相连接。仅示意性示出的温度传感器7可以测量高压电池2的温度，并当测定的温度高于规定的温度时提供触发信号。温度传感器7优选集成在高压电池2的在此未详细示出的相应的电池单体中。由此可以对每个单体进行温度监控。例如，如果由于单个电池单体上的故障，该电池单体的温度也相应提高，则灭火***3可以及早作出反应，以便及时阻止火灾发生，或至少防止或在时间上大大延迟了相关电池单体的热失控。温度传感器7可以被这样调节，使得温度传感器早在远低于高压电池2发生热失控的温度时就为控制装置5提供触发信号。因此例如可以提出，从150摄氏度起就已经打开灭火剂容器4，由此使包含在灭火剂容器中的灭火剂到达高压电池2内部并排挤包含在高压电池内部的空气。相应地，在高压电池2内部不再存在氧气，电池单体因此不能着火。
自行点火机构的自行点火温度优选与如下温度相同，即从该温度起高压电池2发生热失控。如果控制装置5不正常起作用，则可以借助于自行点火机构至少防止或在时间上大大延迟高压电池2的热失控。
灭火***3还包括借助于在此未示出的相应的封盖与灭火剂容器4连接的通道***8。该通道***8包括多个通道9，这些通道分别具有多个在此未详细示出的流出口，通过这些流出口可以使灭火剂到达高压电池2的内部并主要可以到达高压电池2的相应电池单体内部。通过通道***8可以使灭火剂特别快速地分布在高压电池2内部并输送给电池单体。
灭火***3还包括至少一个集成在高压电池2的壳体中的超压泄压阀 10，当灭火剂流入高压电池2内部时，通过该超压泄压阀可以使包含在高压电池2内部的空气流出。流入的灭火剂也就无需克服很大压力，这是因为在高压电池2中存在的空气可以简单地通过超压泄压阀10排出。优选提供多个这种超压泄压阀10，例如为每个电池模块或甚至为每个电池单体提供超压泄压阀。由此灭火剂可以特别快速地在高压电池2内部分布，这是因为可以特别简单且快速地排出包含在高压电池2内部的空气。
通过所述灭火***3提供了冗余的解决方案，借助于该解决方案在需要时可以将灭火剂引入高压电池2中。一方面，控制装置5可以用于，使灭火剂到达高压电池2内部。另一方面，自行点火机构可以在控制装置5 故障时用于，依旧使灭火剂到达高压电池2的内部。因此可以借助于灭火***3特别可靠地防止高压电池2内部的火灾的发生和扩散。

Claims (11)

1.一种用于机动车(1)的高压电池(2)的灭火***(3)，所述灭火***包括：
-具有气态的灭火剂的至少一个灭火剂容器(4)；
-封闭灭火剂容器(4)的封盖，该封盖防止灭火剂流出到高压电池(2)内部；
-与封盖共同作用的控制装置(5)，该控制装置被设计成用于，当存在触发信号时打开封盖，从而使灭火剂流入高压电池(2)内部并排挤包含在高压电池内部的空气；
-与封盖共同作用的自行点火机构，该自行点火机构从自行点火温度起自行点燃并打开封盖。
2.根据权利要求1所述的灭火***(3)，其特征在于，自行点火机构具有引线，该引线从自行点火温度起自行点燃并打开封盖。
3.根据权利要求1或2所述的灭火***(3)，其特征在于，控制装置(5)能与用于提供触发信号的碰撞传感器在信号技术方面相连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的灭火***(3)，其特征在于，控制装置(5)在信号技术方面与灭火***(3)的温度检测装置相连接，该温度检测装置被设计成用于，测量高压电池(2)的温度，并且当测定的温度高于规定温度时提供触发信号。
5.根据权利要求4所述的灭火***(3)，其特征在于，对于高压电池(2)的每个电池单体，温度检测装置具有集成在电池单体中的相应的温度传感器(7)以用于测量相应的单体温度。
6.根据权利要求4或5所述的灭火***(3)，其特征在于，规定温度低于如下温度，从该温度起高压电池(2)发生热失控，自行点火温度高于该规定温度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的灭火***(3)，其特征在于，自行点火温度处于如下温度左右，从该温度起高压电池(2)发生热失控。
8.根据前述权利要求中任一项所述的灭火***(3)，其特征在于，灭火***(3)具有借助于封盖与灭火剂容器(4)连接的通道***(8)，该通道***具有流出口，灭火剂能通过该流出口流入高压电池(2)内部。
9.根据前述权利要求中任一项所述的灭火***(3)，其特征在于，灭火***(3)具有集成在高压电池(2)的壳体中的至少一个超压泄压阀(10)，当灭火剂流入高压电池(2)内部时，包含在高压电池(2)内部的空气能通过该超压泄压阀流出。
10.根据前述权利要求中任一项所述的灭火***(3)，其特征在于，控制装置(5)被设计成用于，一旦控制装置打开封盖，就在机动车(1)中输出警告信息和/或通知维修车间。
11.一种机动车(1)，其具有高压电池(2)以及根据前述权利要求中任一项所述的灭火***(3)。
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