本發(fā)明涉及一種火災(zāi)預(yù)警裝置，特別是涉及一種應(yīng)用于電池箱或超級電容器箱的火災(zāi)早期預(yù)警及滅火控制裝置和方法。

背景技術(shù)：

新能源汽車是我國七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，其動力來源是鋰離子電池或超級電容器，其中，鋰離子電池、超級電容器的安全性和可靠性尤為關(guān)鍵。當(dāng)鋰離子電池或超級電容器內(nèi)部發(fā)生短路、熱失控、高溫、受外力擠壓、穿刺等都容易引起電池或電容器的熱膨脹而導(dǎo)致爆炸和燃燒。為此，現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)了不少用于電池箱報警及滅火的裝置，包括若干用于檢測電池箱內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器、控制模塊等，傳感器將數(shù)據(jù)傳輸給控制模塊進行處理，并在數(shù)據(jù)達到閾值時輸出報警信號或觸發(fā)滅火啟動模塊。上述用于電池箱報警及滅火的裝置普遍存在以下問題：不能對傳感器進行故障檢測，一旦傳感器出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致該裝置不起作用或局部失效，從而不能對電池箱進行有效防護。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種火災(zāi)早期預(yù)警及滅火控制裝置和方法，其克服了現(xiàn)有技術(shù)用于電池箱報警及滅火的裝置所存在的不足之處。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種火災(zāi)早期預(yù)警及滅火控制裝置，應(yīng)用于電池箱或超級電容器箱，包括控制模塊，以及，

檢測模塊，包括至少一種傳感器，用于采集電池箱或超級電容器箱內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)；

傳感器的輸出接至控制模塊的輸入，所述控制模塊對檢測模塊進行故障檢測，且在檢測到故障時，關(guān)閉相應(yīng)的傳感器和/或輸出報警指令；所述控制模塊對接收的數(shù)據(jù)進行處理，以根據(jù)災(zāi)情信息輸出報警指令和/或啟動滅火的信號。

進一步的，所述檢測模塊包括溫濕度傳感器、氣體傳感器、顆粒傳感器中的一種或幾種，或者，所述檢測模塊包括溫度傳感器、濕度傳感器、氣體傳感器、顆粒傳感器中的一種或幾種。

進一步的，所述控制模塊將報警指令輸出給預(yù)設(shè)的報警裝置和/或通過can模塊、電池箱或超級電容器箱的管理系統(tǒng)傳輸至車輛的儀表臺，使報警裝置和/或車輛的儀表臺輸出報警信號。

進一步的，還包括滅火啟動模塊，用于啟動與其連接的滅火裝置，以對電池箱或超級電容器箱實施滅火，所述控制模塊連接該滅火啟動模塊；和/或，所述控制模塊通過can模塊連接電池箱或超級電容器箱的管理系統(tǒng)，控制模塊對can模塊進行故障檢測，且在檢測到故障時，關(guān)閉相應(yīng)的傳感器和/或輸出報警指令。

進一步的，所述滅火啟動模塊包括電引發(fā)器和連接在電引發(fā)器和滅火裝置之間的啟動線束，電引發(fā)器連接所述控制模塊；所述控制模塊對電引發(fā)器進行故障檢測，并在檢測到電引發(fā)器出現(xiàn)故障時，輸出報警指令。

進一步的，各種傳感器的數(shù)量為至少兩個，并分散分布在電池箱或超級電容器箱內(nèi)。

一種火災(zāi)早期預(yù)警及滅火控制方法，在電池箱或超級電容器箱內(nèi)安裝至少一種用于采集其環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器；包括以下步驟：

1)對傳感器進行故障檢測，若檢測到故障則執(zhí)行步驟2)，否則執(zhí)行步驟3)；

2)關(guān)閉相應(yīng)的傳感器，和/或，輸出報警信號；

3)對接收的數(shù)據(jù)進行處理，并判斷是否發(fā)生火情，若是則執(zhí)行步驟4)，否則回到步驟1)；

4)輸出報警信號，和/或，啟動用于對電池箱或超級電容器箱進行防護的滅火裝置。

進一步的，所述步驟4)包括以下步驟：輸出報警信號，并判斷該報警信號是否為一級報警，若是則執(zhí)行預(yù)設(shè)步驟，否則判斷是否為更高級的報警，以此類推，且當(dāng)判斷所述報警信號為最高級報警時，啟動滅火裝置。

進一步的，所述步驟3)還包括：判斷電池箱或超級電容器箱是否進水，若進水則輸出報警信號；通過can模塊向電池箱或超級電容器箱的管理系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)，并對can模塊進行故障檢測，且在檢測到故障時，關(guān)閉can模塊和/或輸出報警指令；對用于啟動滅火裝置的滅火啟動模塊進行故障檢測，并在檢測到故障時，輸出報警指令；

所述傳感器包括溫濕度傳感器、氣體傳感器、顆粒傳感器中的一種或幾種，或者，包括溫度傳感器、濕度傳感器、氣體傳感器、顆粒傳感器中的一種或幾種。

進一步的，所述數(shù)據(jù)包括氣體濃度數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)，所述步驟3)中，通過比較所接收的數(shù)據(jù)是否達到閾值，和/或，對氣體濃度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)分別進行加速度運算，并對計算得到的氣體濃度加速度和溫度加速度分別進行微分，得到da(g)、da(t),并根據(jù)da(g)/da(t)的變化情況來判斷是否發(fā)生火情。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、能夠?qū)鞲衅鬟M行故障檢測，避免因傳感器出現(xiàn)故障導(dǎo)致該裝置不起作用或局部失效。

2、能夠檢測電池箱或超級電容器箱是否進水，提高對電池箱或超級電容器箱的防護效果。

3、能對can模塊、滅火啟動模塊進行故障檢測，進一步提高本發(fā)明的防護效果。

以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的一種火災(zāi)早期預(yù)警及滅火控制裝置和方法不局限于實施例。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理框圖；

圖2是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理流程示意圖。

具體實施方式

實施例，請參見圖1所示，本發(fā)明的一種火災(zāi)早期預(yù)警及滅火控制裝置，應(yīng)用于電池箱，其特征在于：包括控制模塊1，以及，

檢測模塊，包括至少一種傳感器，用于采集電池箱或超級電容器箱內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)；

滅火啟動模塊4，用于啟動與其連接的滅火裝置，以對電池箱實施滅火；

傳感器的輸出接至控制模塊1的輸入，控制模塊1通過can模塊2連接電池箱的電池管理系統(tǒng)，所述控制模塊1對故障源進行故障檢測，且在檢測到故障時，關(guān)閉相應(yīng)的故障源和輸出預(yù)設(shè)的報警指令，所述故障源包括傳感器、can模塊2；控制模塊1還連接所述滅火啟動模塊4，所述控制模塊1對來自傳感器、電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行處理，以根據(jù)災(zāi)情信息輸出預(yù)設(shè)的報警指令和/或觸發(fā)滅火啟動模塊4。所述災(zāi)情信息包括火情信息、電池箱進水。

本實施例中，所述檢測模塊包括溫濕度傳感器5、氣體傳感器6、顆粒傳感器7，分別用于檢測電池箱或超級電容器箱中的溫度及濕度、可燃?xì)怏w的濃度，以及鋰離子顆粒數(shù)。所述溫濕度傳感器5也可以由溫度傳感器和濕度傳感器代替。

本實施例中，所述控制模塊1將報警指令輸出給預(yù)設(shè)的報警裝置和/或通過所述can模塊2、電池管理系統(tǒng)傳輸至車輛的儀表臺，使報警裝置和/或車輛的儀表臺輸出報警信號。所述報警信號包括聲音報警信號、光報警信號、顯示屏顯示報警中的一種或幾種。本實施例中，所述滅火啟動模塊4包括電引發(fā)器和連接在電引發(fā)器和滅火裝置之間的啟動線束，電引發(fā)器連接所述控制模塊1。所述控制模塊1對電引發(fā)器進行故障檢測，并在檢測到電引發(fā)器出現(xiàn)故障時，輸出報警指令。具體，控制模塊1是通過采集和比較電引發(fā)器中相應(yīng)電阻的阻值，若該阻值大于預(yù)設(shè)值，則表示電引發(fā)器出現(xiàn)故障，且控制模塊1輸出報警指令。

本實施例中，各種傳感器的數(shù)量為至少兩個，并分散分布在電池箱內(nèi)。作為一種優(yōu)選，各種傳感器的數(shù)量分別設(shè)為五個，其中四個設(shè)在電池箱的四個角落，其余的一個設(shè)在電池箱中部。如此，對電池箱起到全面防護。

本發(fā)明的一種火災(zāi)早期預(yù)警及滅火控制裝置，其工作原理如下：

控制模塊1對各個傳感器、can模塊2進行實時故障檢測：當(dāng)對顆粒傳感器7進行上電模擬顆粒失效時，判斷該顆粒傳感器7出現(xiàn)故障，當(dāng)檢測到氣體傳感器6無電壓輸出時，判斷該氣體傳感器6出現(xiàn)故障，當(dāng)溫濕度傳感器5、can模塊2在預(yù)設(shè)的時間段內(nèi)沒有發(fā)送數(shù)據(jù)時，判斷溫濕度傳感器5和/或can模塊2出現(xiàn)故障?？刂颇K1在檢測到相應(yīng)的傳感器和/或can模塊2出現(xiàn)故障時，關(guān)閉相應(yīng)的傳感器和/或can模塊2，以及輸出報警指令，使報警模塊8和/或車輛的儀表臺輸出報警信號。

控制模塊1對各傳感器實時采集和發(fā)送的數(shù)據(jù)，以及通過can模塊2實時獲取到的電池管理系統(tǒng)的電壓和溫度數(shù)據(jù)進行處理。具體，控制模塊1是對所接收的濕度數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值進行比較，若大于設(shè)定的閾值，則判斷電池箱進水，并輸出報警指令，使報警模塊8和/或車輛的儀表臺輸出報警信號；控制模塊1對接收的氣體濃度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)分別進行加速度運算得到a(g)、a(t)，再對二者分別進行微分計算得到da(g)、da(t)，并計算微分比值da(g)/d(t)，根據(jù)da(g)/da(t)在設(shè)定的時間段內(nèi)的變化情況(具體是將該微分比值與參考值進行比對，判斷是否大于設(shè)定值，所述參考值為此前計算并與當(dāng)前計算得到的微分比值間隔時間段t的微分比值)，以及，比較氣體濃度數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、顆粒數(shù)據(jù)是否達到相應(yīng)的閾值，來判斷是否發(fā)生火情。當(dāng)發(fā)生火情時，輸出報警信號，并判斷該報警信號是否為一級報警，若是則通過can模塊2上報到車輛的儀表臺，否則判斷是否為更高級的報警，以此類推，且當(dāng)判斷所述報警信號為最高級報警時，啟動滅火裝置并通過can模塊2上報到車輛的儀表臺。通過對氣體濃度數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)分別進行加速度運算，并計算和比較微分比值，能夠大大提高火情判斷的準(zhǔn)確性，避免發(fā)生誤報警，甚至誤啟動滅火裝置。通過設(shè)置報警等級，本發(fā)明能夠在早期火情發(fā)生時即通過啟動一級報警進行預(yù)警，在火災(zāi)初期啟動最高級報警和啟動滅火裝置，從而提醒周圍相關(guān)人員和撲滅初期火災(zāi)，避免火災(zāi)蔓延和擴大造成危害人身、財產(chǎn)安全的嚴(yán)重后果。

本實施例中，報警等級設(shè)為三級，分別為一級報警、二級報警、三級報警，但不局限于這三級。報警級數(shù)根據(jù)火情程度區(qū)分等級，具體可以根據(jù)在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)滿足火情的數(shù)據(jù)的數(shù)量區(qū)分等級，例如可以是：當(dāng)只有溫度數(shù)據(jù)達到設(shè)定的閾值時，輸出一級報警，當(dāng)只有溫度數(shù)據(jù)、氣體濃度數(shù)據(jù)分別達到各自設(shè)定的閾值時，輸出二級報警，當(dāng)溫度數(shù)據(jù)、氣體濃度數(shù)據(jù)、顆粒數(shù)據(jù)分別達到各自設(shè)定的閾值時，輸出三級報警。

本發(fā)明的一種火災(zāi)早期預(yù)警及滅火控制裝置，不僅適用于電池箱，也適用于超級電容器箱。

本發(fā)明的一種火災(zāi)早期預(yù)警及滅火控制方法，在電池箱或超級電容器箱內(nèi)安裝至少一種用于采集其環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器，并通過can模塊向電池箱或超級電容器箱的管理系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)；包括以下步驟：

1)對傳感器、can模塊進行故障檢測，若檢測到故障則執(zhí)行步驟2)，否則執(zhí)行步驟3)；

2)關(guān)閉相應(yīng)的傳感器和/或can模塊，和/或，輸出報警信號；

3)對來自傳感器、can模塊的數(shù)據(jù)進行處理，并判斷是否發(fā)生火情，若是則執(zhí)行步驟4)，否則回到步驟1)；

4)輸出報警信號，和/或，啟動用于對電池箱或超級電容器箱進行防護的滅火裝置

本實施例中，所述步驟4)包括以下步驟：輸出報警信號，并判斷該報警信號是否為一級報警，若是則執(zhí)行預(yù)設(shè)步驟，該預(yù)設(shè)步驟例如可以是通過can模塊上報到車輛的儀表臺，否則判斷是否為更高級的報警，以此類推，且當(dāng)判斷所述報警信號為最高級報警時，啟動滅火裝置，并可以通過can模塊上報到車輛的儀表臺。

本實施例中，所述步驟3)還包括判斷電池箱或超級電容器箱是否進水，若進水則執(zhí)行所述步驟4)。所述步驟3)中，通過比較所接收的數(shù)據(jù)是否達到閾值，和/或，對計算得到的氣體濃度加速度和溫度加速度分別進行微分，得到da(g)、da(t),并根據(jù)da(g)/da(t)的變化情況來判斷是否發(fā)生火情。

本實施例中，還可以對用于啟動滅火裝置的滅火啟動模塊進行故障檢測，并在檢測到故障時，輸出報警指令。

本實施例中，所述傳感器包括溫濕度傳感器、氣體傳感器、顆粒傳感器，分別用于檢測電池箱或超級電容器箱中的溫度及濕度、可燃?xì)怏w的濃度，以及鋰離子顆粒數(shù)。所述溫濕度傳感器也可以由溫度傳感器和濕度傳感器進行代替。各種傳感器的數(shù)量為至少兩個，并分散分布在電池箱或超級電容器箱內(nèi)。作為一種優(yōu)選，各種傳感器的數(shù)量分別設(shè)為五個，其中四個設(shè)在電池箱或超級電容器箱的四個角落，其余的一個設(shè)在電池箱或超級電容器箱中部。

本實施例中，當(dāng)對顆粒傳感器進行上電模擬顆粒失效時，判斷該顆粒傳感器出現(xiàn)故障，當(dāng)檢測到氣體傳感器無電壓輸出時，判斷該氣體傳感器出現(xiàn)故障，當(dāng)溫濕度傳感器、can模塊在預(yù)設(shè)的時間段內(nèi)沒有發(fā)送數(shù)據(jù)時，判斷溫濕度傳感器和/或can模塊出現(xiàn)故障。

本實施例中，報警級數(shù)設(shè)為三級，分別為一級報警、二級報警、三級報警，但不局限于這三級。報警級數(shù)根據(jù)火情程度區(qū)分等級，具體可以根據(jù)在預(yù)設(shè)時間段內(nèi)滿足火情的數(shù)據(jù)的數(shù)量區(qū)分等級，例如可以是：當(dāng)只有溫度數(shù)據(jù)達到設(shè)定的閾值時，輸出一級報警，當(dāng)只有溫度數(shù)據(jù)、氣體濃度數(shù)據(jù)分別達到各自設(shè)定的閾值時，輸出二級報警，當(dāng)溫度數(shù)據(jù)、氣體濃度數(shù)據(jù)、顆粒數(shù)據(jù)分別達到各自設(shè)定的閾值時，輸出三級報警。

本發(fā)明的一種火災(zāi)早期預(yù)警及滅火控制方法，其詳細(xì)的數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示，包括以下步驟：

1)、開始；

2)、初始化；

3)對can模塊進行故障檢測，判斷can模塊是否發(fā)生故障，若是則執(zhí)行步驟7)，否則執(zhí)行步驟4)；

4)對溫濕度傳感器進行故障檢測，判斷溫濕度傳感器是否發(fā)生故障，若是則執(zhí)行步驟8)、9)、10)，否則執(zhí)行步驟5)；

5)對氣體傳感器進行故障檢測，判斷氣體傳感器是否發(fā)生故障，若是則執(zhí)行步驟8)、9)、10)，否則執(zhí)行步驟6)；

6)對顆粒傳感器進行故障檢測，判斷顆粒傳感器是否發(fā)生故障，若是則執(zhí)行步驟8)、9)、10)，否則執(zhí)行步驟11)；

7)關(guān)閉can模塊；

8)進行故障顯示；

9)通過can上報到車輛的儀表臺；

10)關(guān)閉相應(yīng)傳感器；

11)對獲取的氣體濃度數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、顆粒數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)進行處理，判斷是否發(fā)生火情，若是則執(zhí)行步驟12)，否則回到步驟3)；

12)發(fā)出報警信號，并判斷是否是一級報警，若是則執(zhí)行步驟15)，否則執(zhí)行步驟13)；

13)、判斷是否是二級報警，若是則執(zhí)行步驟15)，否則為三級報警，并執(zhí)行步驟14)；

14)啟動滅火裝置；

15)通過can模塊上報到車輛的儀表臺；

16)車輛的儀表臺進行報警顯示；

17)結(jié)束。

上述實施例僅用來進一步說明本發(fā)明的一種火災(zāi)早期預(yù)警及滅火控制裝置和方法，但本發(fā)明并不局限于實施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。