一种火灾早期预警及灭火控制装置和方法与流程

本发明涉及一种火灾预警装置，特别是涉及一种应用于电池箱或超级电容器箱的火灾早期预警及灭火控制装置和方法。

背景技术：

新能源汽车是我国七大战略性新兴产业之一，其动力来源是锂离子电池或超级电容器，其中，锂离子电池、超级电容器的安全性和可靠性尤为关键。当锂离子电池或超级电容器内部发生短路、热失控、高温、受外力挤压、穿刺等都容易引起电池或电容器的热膨胀而导致爆炸和燃烧。为此，现有技术出现了不少用于电池箱报警及灭火的装置，包括若干用于检测电池箱内部环境数据的传感器、控制模块等，传感器将数据传输给控制模块进行处理，并在数据达到阈值时输出报警信号或触发灭火启动模块。上述用于电池箱报警及灭火的装置普遍存在以下问题：不能对传感器进行故障检测，一旦传感器出现故障，将导致该装置不起作用或局部失效，从而不能对电池箱进行有效防护。

技术实现要素：

本发明提供了一种火灾早期预警及灭火控制装置和方法，其克服了现有技术用于电池箱报警及灭火的装置所存在的不足之处。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种火灾早期预警及灭火控制装置，应用于电池箱或超级电容器箱，包括控制模块，以及，

检测模块，包括至少一种传感器，用于采集电池箱或超级电容器箱内的环境数据；

传感器的输出接至控制模块的输入，所述控制模块对检测模块进行故障检测，且在检测到故障时，关闭相应的传感器和/或输出报警指令；所述控制模块对接收的数据进行处理，以根据灾情信息输出报警指令和/或启动灭火的信号。

进一步的，所述检测模块包括温湿度传感器、气体传感器、颗粒传感器中的一种或几种，或者，所述检测模块包括温度传感器、湿度传感器、气体传感器、颗粒传感器中的一种或几种。

进一步的，所述控制模块将报警指令输出给预设的报警装置和/或通过can模块、电池箱或超级电容器箱的管理系统传输至车辆的仪表台，使报警装置和/或车辆的仪表台输出报警信号。

进一步的，还包括灭火启动模块，用于启动与其连接的灭火装置，以对电池箱或超级电容器箱实施灭火，所述控制模块连接该灭火启动模块；和/或，所述控制模块通过can模块连接电池箱或超级电容器箱的管理系统，控制模块对can模块进行故障检测，且在检测到故障时，关闭相应的传感器和/或输出报警指令。

进一步的，所述灭火启动模块包括电引发器和连接在电引发器和灭火装置之间的启动线束，电引发器连接所述控制模块；所述控制模块对电引发器进行故障检测，并在检测到电引发器出现故障时，输出报警指令。

进一步的，各种传感器的数量为至少两个，并分散分布在电池箱或超级电容器箱内。

一种火灾早期预警及灭火控制方法，在电池箱或超级电容器箱内安装至少一种用于采集其环境数据的传感器；包括以下步骤：

1)对传感器进行故障检测，若检测到故障则执行步骤2)，否则执行步骤3)；

2)关闭相应的传感器，和/或，输出报警信号；

3)对接收的数据进行处理，并判断是否发生火情，若是则执行步骤4)，否则回到步骤1)；

4)输出报警信号，和/或，启动用于对电池箱或超级电容器箱进行防护的灭火装置。

进一步的，所述步骤4)包括以下步骤：输出报警信号，并判断该报警信号是否为一级报警，若是则执行预设步骤，否则判断是否为更高级的报警，以此类推，且当判断所述报警信号为最高级报警时，启动灭火装置。

进一步的，所述步骤3)还包括：判断电池箱或超级电容器箱是否进水，若进水则输出报警信号；通过can模块向电池箱或超级电容器箱的管理系统获取数据，并对can模块进行故障检测，且在检测到故障时，关闭can模块和/或输出报警指令；对用于启动灭火装置的灭火启动模块进行故障检测，并在检测到故障时，输出报警指令；

所述传感器包括温湿度传感器、气体传感器、颗粒传感器中的一种或几种，或者，包括温度传感器、湿度传感器、气体传感器、颗粒传感器中的一种或几种。

进一步的，所述数据包括气体浓度数据、温度数据，所述步骤3)中，通过比较所接收的数据是否达到阈值，和/或，对气体浓度数据和温度数据分别进行加速度运算，并对计算得到的气体浓度加速度和温度加速度分别进行微分，得到da(g)、da(t),并根据da(g)/da(t)的变化情况来判断是否发生火情。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、能够对传感器进行故障检测，避免因传感器出现故障导致该装置不起作用或局部失效。

2、能够检测电池箱或超级电容器箱是否进水，提高对电池箱或超级电容器箱的防护效果。

3、能对can模块、灭火启动模块进行故障检测，进一步提高本发明的防护效果。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种火灾早期预警及灭火控制装置和方法不局限于实施例。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2是本发明的数据处理流程示意图。

具体实施方式

实施例，请参见图1所示，本发明的一种火灾早期预警及灭火控制装置，应用于电池箱，其特征在于：包括控制模块1，以及，

检测模块，包括至少一种传感器，用于采集电池箱或超级电容器箱内的环境数据；

灭火启动模块4，用于启动与其连接的灭火装置，以对电池箱实施灭火；

传感器的输出接至控制模块1的输入，控制模块1通过can模块2连接电池箱的电池管理系统，所述控制模块1对故障源进行故障检测，且在检测到故障时，关闭相应的故障源和输出预设的报警指令，所述故障源包括传感器、can模块2；控制模块1还连接所述灭火启动模块4，所述控制模块1对来自传感器、电池管理系统的数据进行处理，以根据灾情信息输出预设的报警指令和/或触发灭火启动模块4。所述灾情信息包括火情信息、电池箱进水。

本实施例中，所述检测模块包括温湿度传感器5、气体传感器6、颗粒传感器7，分别用于检测电池箱或超级电容器箱中的温度及湿度、可燃气体的浓度，以及锂离子颗粒数。所述温湿度传感器5也可以由温度传感器和湿度传感器代替。

本实施例中，所述控制模块1将报警指令输出给预设的报警装置和/或通过所述can模块2、电池管理系统传输至车辆的仪表台，使报警装置和/或车辆的仪表台输出报警信号。所述报警信号包括声音报警信号、光报警信号、显示屏显示报警中的一种或几种。本实施例中，所述灭火启动模块4包括电引发器和连接在电引发器和灭火装置之间的启动线束，电引发器连接所述控制模块1。所述控制模块1对电引发器进行故障检测，并在检测到电引发器出现故障时，输出报警指令。具体，控制模块1是通过采集和比较电引发器中相应电阻的阻值，若该阻值大于预设值，则表示电引发器出现故障，且控制模块1输出报警指令。

本实施例中，各种传感器的数量为至少两个，并分散分布在电池箱内。作为一种优选，各种传感器的数量分别设为五个，其中四个设在电池箱的四个角落，其余的一个设在电池箱中部。如此，对电池箱起到全面防护。

本发明的一种火灾早期预警及灭火控制装置，其工作原理如下：

控制模块1对各个传感器、can模块2进行实时故障检测：当对颗粒传感器7进行上电模拟颗粒失效时，判断该颗粒传感器7出现故障，当检测到气体传感器6无电压输出时，判断该气体传感器6出现故障，当温湿度传感器5、can模块2在预设的时间段内没有发送数据时，判断温湿度传感器5和/或can模块2出现故障。控制模块1在检测到相应的传感器和/或can模块2出现故障时，关闭相应的传感器和/或can模块2，以及输出报警指令，使报警模块8和/或车辆的仪表台输出报警信号。

控制模块1对各传感器实时采集和发送的数据，以及通过can模块2实时获取到的电池管理系统的电压和温度数据进行处理。具体，控制模块1是对所接收的湿度数据与设定的阈值进行比较，若大于设定的阈值，则判断电池箱进水，并输出报警指令，使报警模块8和/或车辆的仪表台输出报警信号；控制模块1对接收的气体浓度数据和温度数据分别进行加速度运算得到a(g)、a(t)，再对二者分别进行微分计算得到da(g)、da(t)，并计算微分比值da(g)/d(t)，根据da(g)/da(t)在设定的时间段内的变化情况(具体是将该微分比值与参考值进行比对，判断是否大于设定值，所述参考值为此前计算并与当前计算得到的微分比值间隔时间段t的微分比值)，以及，比较气体浓度数据、温度数据、颗粒数据是否达到相应的阈值，来判断是否发生火情。当发生火情时，输出报警信号，并判断该报警信号是否为一级报警，若是则通过can模块2上报到车辆的仪表台，否则判断是否为更高级的报警，以此类推，且当判断所述报警信号为最高级报警时，启动灭火装置并通过can模块2上报到车辆的仪表台。通过对气体浓度数据和温度数据分别进行加速度运算，并计算和比较微分比值，能够大大提高火情判断的准确性，避免发生误报警，甚至误启动灭火装置。通过设置报警等级，本发明能够在早期火情发生时即通过启动一级报警进行预警，在火灾初期启动最高级报警和启动灭火装置，从而提醒周围相关人员和扑灭初期火灾，避免火灾蔓延和扩大造成危害人身、财产安全的严重后果。

本实施例中，报警等级设为三级，分别为一级报警、二级报警、三级报警，但不局限于这三级。报警级数根据火情程度区分等级，具体可以根据在预设时间段内满足火情的数据的数量区分等级，例如可以是：当只有温度数据达到设定的阈值时，输出一级报警，当只有温度数据、气体浓度数据分别达到各自设定的阈值时，输出二级报警，当温度数据、气体浓度数据、颗粒数据分别达到各自设定的阈值时，输出三级报警。

本发明的一种火灾早期预警及灭火控制装置，不仅适用于电池箱，也适用于超级电容器箱。

本发明的一种火灾早期预警及灭火控制方法，在电池箱或超级电容器箱内安装至少一种用于采集其环境数据的传感器，并通过can模块向电池箱或超级电容器箱的管理系统获取数据；包括以下步骤：

1)对传感器、can模块进行故障检测，若检测到故障则执行步骤2)，否则执行步骤3)；

2)关闭相应的传感器和/或can模块，和/或，输出报警信号；

3)对来自传感器、can模块的数据进行处理，并判断是否发生火情，若是则执行步骤4)，否则回到步骤1)；

4)输出报警信号，和/或，启动用于对电池箱或超级电容器箱进行防护的灭火装置

本实施例中，所述步骤4)包括以下步骤：输出报警信号，并判断该报警信号是否为一级报警，若是则执行预设步骤，该预设步骤例如可以是通过can模块上报到车辆的仪表台，否则判断是否为更高级的报警，以此类推，且当判断所述报警信号为最高级报警时，启动灭火装置，并可以通过can模块上报到车辆的仪表台。

本实施例中，所述步骤3)还包括判断电池箱或超级电容器箱是否进水，若进水则执行所述步骤4)。所述步骤3)中，通过比较所接收的数据是否达到阈值，和/或，对计算得到的气体浓度加速度和温度加速度分别进行微分，得到da(g)、da(t),并根据da(g)/da(t)的变化情况来判断是否发生火情。

本实施例中，还可以对用于启动灭火装置的灭火启动模块进行故障检测，并在检测到故障时，输出报警指令。

本实施例中，所述传感器包括温湿度传感器、气体传感器、颗粒传感器，分别用于检测电池箱或超级电容器箱中的温度及湿度、可燃气体的浓度，以及锂离子颗粒数。所述温湿度传感器也可以由温度传感器和湿度传感器进行代替。各种传感器的数量为至少两个，并分散分布在电池箱或超级电容器箱内。作为一种优选，各种传感器的数量分别设为五个，其中四个设在电池箱或超级电容器箱的四个角落，其余的一个设在电池箱或超级电容器箱中部。

本实施例中，当对颗粒传感器进行上电模拟颗粒失效时，判断该颗粒传感器出现故障，当检测到气体传感器无电压输出时，判断该气体传感器出现故障，当温湿度传感器、can模块在预设的时间段内没有发送数据时，判断温湿度传感器和/或can模块出现故障。

本实施例中，报警级数设为三级，分别为一级报警、二级报警、三级报警，但不局限于这三级。报警级数根据火情程度区分等级，具体可以根据在预设时间段内满足火情的数据的数量区分等级，例如可以是：当只有温度数据达到设定的阈值时，输出一级报警，当只有温度数据、气体浓度数据分别达到各自设定的阈值时，输出二级报警，当温度数据、气体浓度数据、颗粒数据分别达到各自设定的阈值时，输出三级报警。

本发明的一种火灾早期预警及灭火控制方法，其详细的数据处理流程如图2所示，包括以下步骤：

1)、开始；

2)、初始化；

3)对can模块进行故障检测，判断can模块是否发生故障，若是则执行步骤7)，否则执行步骤4)；

4)对温湿度传感器进行故障检测，判断温湿度传感器是否发生故障，若是则执行步骤8)、9)、10)，否则执行步骤5)；

5)对气体传感器进行故障检测，判断气体传感器是否发生故障，若是则执行步骤8)、9)、10)，否则执行步骤6)；

6)对颗粒传感器进行故障检测，判断颗粒传感器是否发生故障，若是则执行步骤8)、9)、10)，否则执行步骤11)；

7)关闭can模块；

8)进行故障显示；

9)通过can上报到车辆的仪表台；

10)关闭相应传感器；

11)对获取的气体浓度数据、温度数据、颗粒数据、电压数据进行处理，判断是否发生火情，若是则执行步骤12)，否则回到步骤3)；

12)发出报警信号，并判断是否是一级报警，若是则执行步骤15)，否则执行步骤13)；

13)、判断是否是二级报警，若是则执行步骤15)，否则为三级报警，并执行步骤14)；

14)启动灭火装置；

15)通过can模块上报到车辆的仪表台；

16)车辆的仪表台进行报警显示；

17)结束。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种火灾早期预警及灭火控制装置和方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。