本發(fā)明屬于消防試驗測試領(lǐng)域，具體來說是一種電動客車鋰離子電池艙實體火災(zāi)模擬試驗裝置及試驗方法。

背景技術(shù)：

電動車作為一種新能源驅(qū)動交通工具，以其污染小、噪聲低、能源效率高和能源來源多元化等優(yōu)點備受青睞，成為現(xiàn)代汽車發(fā)展的大趨勢。目前，電動汽車技術(shù)已經(jīng)相對成熟，并已經(jīng)在城市出租車、公交車上得到了逐步推廣和應(yīng)用，截止2016年9月，我國電動汽車保有量達(dá)到80多萬輛。鋰離子電池艙是電動汽車的關(guān)鍵系統(tǒng)，是汽車的動力源泉，在使用過程中，鋰離子電池艙火災(zāi)時有發(fā)生，歷次滅火撲救的經(jīng)驗反映，車用鋰離子電池艙火災(zāi)燃燒特性和蔓延發(fā)展情況較為復(fù)雜，具有獨特性。

針對電動汽車鋰離子電池艙的火災(zāi)安全問題，我國相關(guān)研究機(jī)構(gòu)開展了電動汽車用鋰離子電池艙的燃燒特性研究，以期為電動汽車鋰離子電池艙火災(zāi)撲救奠定基礎(chǔ)，為相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制修訂提供技術(shù)支持。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的狀況，結(jié)合我國目前消防領(lǐng)域科研水平，提供一種電動客車鋰離子電池艙實體火災(zāi)模擬試驗裝置及試驗方法，該裝置能夠模擬電動客車鋰離子電池艙火災(zāi)場景，測量電池艙內(nèi)溫度分布、典型氣體濃度變化，完成電動汽車鋰離子電池艙的燃燒特性試驗。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種電動客車鋰離子電池艙實體火災(zāi)模擬試驗裝置及試驗方法，其特征在于：包括試驗艙體、1號電池箱、2號電池箱、3號電池箱、防爆燈、攝像頭、熱電偶樹、煙氣分析儀、電纜模型、電纜引燃油盤、電子點火器、鋰離子電池模組或電芯組；

所述試驗艙體為矩形密封艙體，試驗艙體內(nèi)部通過數(shù)根橫梁和數(shù)根豎梁構(gòu)成1號電池箱艙、2號電池箱艙、3號電池箱艙、4號電池箱艙、5號電池箱艙、6號電池箱艙，在每個電池箱艙對應(yīng)的試驗艙體頂部，分別開孔安裝防火玻璃構(gòu)成頂部觀察窗，試驗艙體頂部采用可掀起結(jié)構(gòu)，試驗艙體的前后面為氣彈簧門，在氣彈簧門設(shè)有門觀察窗；

在試驗艙體頂部梁上裝有數(shù)個防爆燈，在1號電池箱艙、2號電池箱艙、3號電池箱艙、4號電池箱艙的上方均裝有一個攝像頭，數(shù)個熱電偶構(gòu)成熱電偶樹，在1號電池箱艙和3號電池箱艙之間，在2號電池箱艙和4號電池箱艙之間，在3號電池箱艙和5號電池箱艙之間，在5號電池箱艙內(nèi)分別設(shè)有熱電偶樹，在1號電池箱艙一側(cè)的試驗艙體側(cè)壁上端，設(shè)有煙氣分析儀和電子點火器；

在1號電池箱艙、2號電池箱艙和3號電池箱艙內(nèi)對應(yīng)設(shè)有1號電池箱、2號電池箱和3號電池箱，在1號電池箱、2號電池箱和3號電池箱內(nèi)分別裝有鋰離子電池模組或電芯組，鋰離子電池模組或電芯組由數(shù)塊鋰離子電池或數(shù)塊電芯構(gòu)成，數(shù)塊鋰離子電池或數(shù)塊電芯采用并聯(lián)或串聯(lián)方式構(gòu)成一組動力電纜，動力電纜為非阻燃的電纜，在5號電池箱艙內(nèi)懸掛有電纜模型，電纜模型采用三組動力電纜和數(shù)根非阻燃電纜盤在一起構(gòu)成，在電纜模型下方設(shè)有電纜引燃油盤；

電路連接為，設(shè)置在試驗艙體外的計算機(jī)終端通過視頻采集卡與攝像頭連接，計算機(jī)終端通過數(shù)據(jù)采集卡與熱電偶樹連接，計算機(jī)終端通過rs485接口與煙氣分析儀連接。

一種電動客車鋰離子電池艙實體火災(zāi)模擬試驗裝置及試驗方法的試驗方法，其特征在于：步驟如下，

一．模擬電池過充引發(fā)火災(zāi)；

第一步，將試驗艙體前后的氣彈簧門打開，將分別裝有鋰離子電池模組或電芯組的1號電池箱、2號電池箱和3號電池箱對應(yīng)的推入內(nèi)1號電池箱艙、2號電池箱艙和3號電池箱艙內(nèi)，將1號電池箱、2號電池箱和3號電池箱的每組動力電纜引入5號電池箱艙內(nèi)，與數(shù)根非阻燃電纜盤在一起構(gòu)成電纜模型，并懸掛在電纜引燃油盤上方，將試驗艙體前后的氣彈簧門關(guān)閉；

第二步，引燃電池箱試驗；

電纜模型下部電纜引燃油盤內(nèi)空置，通過充電器對1號電池箱內(nèi)的鋰離子電池模組或電芯組進(jìn)行過充，待1號電池箱內(nèi)鋰離子電池模組或電芯組發(fā)生熱失控釋放出可燃?xì)怏w后，停止充電，1min后，啟動電子點火器，引燃可燃?xì)怏w，煙氣分析儀采集鋰離子電池模組或電芯組熱失控后所釋放出的氣體，通過煙氣分析儀內(nèi)置的電化學(xué)傳感器分析氣體濃度，同時將氣體濃度信號通過rs485接口傳送到計算機(jī)終端；數(shù)個熱電偶樹監(jiān)測鋰離子電池模組或電芯組表面溫度變化及電池箱內(nèi)、電池艙內(nèi)的溫度變化，將采集到的溫度變化信號，通過數(shù)據(jù)采集卡傳送到計算機(jī)終端；

數(shù)個攝像頭適時觀察艙體內(nèi)部1號電池箱、2號電池箱、3號電池箱及電纜模型的燃燒狀態(tài)，并通過視頻采集卡將觀察的影像傳送到計算機(jī)終端；

試驗過程中，所有采集的數(shù)據(jù)，最終顯示在計算機(jī)終端上，并實時顯示記錄，包括記錄的溫度、氣體濃度變化信號，1號電池箱的燃燒狀態(tài)及燃燒蔓延情況，2號電池箱、3號電池箱、電纜模型被引燃情況，計算機(jī)終端可以輸出溫度、氣體濃度報表和曲線，用于進(jìn)一步分析火災(zāi)發(fā)展蔓延規(guī)律；

根據(jù)計算機(jī)終端獲得的溫度、氣體濃度數(shù)據(jù)，以及燃燒狀態(tài)和燃燒蔓延視頻資料，可以分析在電池過充工況下，電動客車鋰離子電池艙火災(zāi)發(fā)展蔓延規(guī)律；

二．模擬電池艙電纜短路引發(fā)火災(zāi)；

第一步，同模擬電池過充引發(fā)火災(zāi)第一步；

第二步，引燃電纜試驗；

將試驗艙體一側(cè)的氣彈簧門打開，將1.2l汽油注入電纜模型下部電纜引燃油盤內(nèi)，點燃電纜引燃油盤內(nèi)汽油，將試驗艙體一側(cè)的氣彈簧門關(guān)閉，電纜引燃油盤內(nèi)的汽油引燃電纜模型，通過煙氣分析儀內(nèi)置的電化學(xué)傳感器分析氣體濃度，同時將氣體濃度信號通過rs485接口傳送到計算機(jī)終端；數(shù)個熱電偶樹監(jiān)測鋰離子電池模組或電芯組表面溫度變化及電池箱內(nèi)、電池艙內(nèi)的溫度變化，將采集到的溫度變化信號，通過數(shù)據(jù)采集卡傳送到計算機(jī)終端；

數(shù)個攝像頭適時觀察艙體內(nèi)部1號電池箱、2號電池箱、3號電池箱、電纜模型的燃燒狀態(tài)，并通過視頻采集卡將觀察的影像傳送到計算機(jī)終端；

試驗過程中，所有采集的數(shù)據(jù)，最終顯示在計算機(jī)終端上，并實時顯示記錄，包括記錄的溫度、氣體濃度變化信號，1號電池箱的燃燒狀態(tài)及燃燒蔓延情況，2號電池箱、3號電池箱、電纜模型被引燃情況，計算機(jī)終端可以輸出溫度、氣體濃度報表和曲線，用于進(jìn)一步分析火災(zāi)發(fā)展蔓延規(guī)律；

根據(jù)計算機(jī)終端獲得的溫度、氣體濃度數(shù)據(jù)，以及燃燒狀態(tài)和燃燒蔓延視頻資料，可以分析在電池箱電纜短路工況下，電動客車鋰離子電池艙火災(zāi)發(fā)展蔓延規(guī)律。

本發(fā)明的有益效果是：該裝置采用等比例的電動客車鋰離子電池艙模型，通過引燃不同燃燒物，研究整個電池艙燃燒特性及火災(zāi)發(fā)展蔓延規(guī)律，最大程度地模擬了電動客車鋰離子電池艙在不同引燃條件下的真實燃燒場景，同時能夠監(jiān)測記錄電池艙內(nèi)可燃?xì)怏w濃度、溫度分布變化等一系列表征火災(zāi)發(fā)展特征的參數(shù)，觀測火焰的發(fā)展蔓延過程及特定時刻火災(zāi)狀態(tài)，該裝置為電動客車火災(zāi)特性及電動客車滅火裝置的研究提供了有效可靠的試驗平臺，同時試驗所獲取的可燃?xì)怏w濃度、溫度等試驗數(shù)據(jù)，對于電動客車火災(zāi)預(yù)警技術(shù)的研究具有重要意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視圖；

圖2為圖1的俯視圖；

圖3為圖1的側(cè)視圖；

圖4為本發(fā)明試驗艙體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的電路連接框圖。

圖中：1、試驗艙體；2、1號電池箱；3、2號電池箱；4、3號電池箱；5、防爆燈；6、攝像頭；7、熱電偶樹；8、煙氣分析儀；9、電纜模型；10、電纜引燃油盤；11、電子點火器；12、鋰離子電池模組或電芯組。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參照圖1至圖5，一種電動客車鋰離子電池艙實體火災(zāi)模擬試驗裝置，包括試驗艙體1、1號電池箱2、2號電池箱3、3號電池箱4、防爆燈5、攝像頭6、熱電偶樹7、煙氣分析儀8、電纜模型9、電纜引燃油盤10、電子點火器11、鋰離子電池模組或電芯組12。

試驗艙體1為矩形密封艙體，試驗艙體1內(nèi)部通過數(shù)根橫梁和數(shù)根豎梁構(gòu)成1號電池箱艙1-1、2號電池箱艙1-2、3號電池箱艙1-3、4號電池箱艙1-4、5號電池箱艙1-5、6號電池箱艙1-6，在每個電池箱艙對應(yīng)的試驗艙體頂部，分別開孔安裝防火玻璃構(gòu)成頂部觀察窗，試驗艙體頂部采用可掀起結(jié)構(gòu)，試驗艙體1的前后面為氣彈簧門1-7，在氣彈簧門1-7設(shè)有門觀察窗。

在試驗艙體頂部梁上裝有數(shù)個防爆燈5，在1號電池箱艙1-1、2號電池箱艙1-2、3號電池箱艙1-3、4號電池箱艙1-4的上方均裝有一個攝像頭6，數(shù)個熱電偶構(gòu)成熱電偶樹7，在1號電池箱艙1-1和3號電池箱艙1-3之間，在2號電池箱艙1-2和4號電池箱艙1-4之間，在3號電池箱艙1-3和5號電池箱艙1-5之間，在5號電池箱艙1-5內(nèi)分別設(shè)有熱電偶樹7，在1號電池箱艙1-1一側(cè)的試驗艙體1側(cè)壁上端，設(shè)有煙氣分析儀8和電子點火器11。

在1號電池箱艙1-1、2號電池箱艙1-2和3號電池箱艙1-3內(nèi)對應(yīng)設(shè)有1號電池箱2、2號電池箱3和3號電池箱4，在1號電池箱2、2號電池箱3和3號電池箱4內(nèi)分別裝有鋰離子電池模組或電芯組12，鋰離子電池模組或電芯組12由數(shù)塊鋰離子電池或數(shù)塊電芯構(gòu)成，數(shù)塊鋰離子電池或數(shù)塊電芯采用并聯(lián)或串聯(lián)方式構(gòu)成一組動力電纜，動力電纜為非阻燃的電纜，在5號電池箱艙1-4內(nèi)懸掛有電纜模型9，電纜模型9采用三組動力電纜和數(shù)根非阻燃電纜盤在一起構(gòu)成，在電纜模型9下方設(shè)有電纜引燃油盤10。

電路連接為，設(shè)置在試驗艙體1外的計算機(jī)終端通過視頻采集卡與攝像頭6連接，計算機(jī)終端通過數(shù)據(jù)采集卡與熱電偶樹7連接，計算機(jī)終端通過rs485接口與煙氣分析儀8連接。

一種電動客車鋰離子電池艙實體火災(zāi)模擬試驗裝置的試驗方法，步驟如下：

一．模擬電池過充引發(fā)火災(zāi)；

第一步，將試驗艙體1前后的氣彈簧門1-7打開，將分別裝有鋰離子電池模組或電芯組12的1號電池箱2、2號電池箱3和3號電池箱4對應(yīng)的推入內(nèi)1號電池箱艙1-1、2號電池箱艙1-2和3號電池箱艙1-3內(nèi)，將1號電池箱2、2號電池箱3和3號電池箱4的每組動力電纜引入5號電池箱艙1-4內(nèi)，與數(shù)根非阻燃電纜盤在一起構(gòu)成電纜模型9，并懸掛在電纜引燃油盤10上方，將試驗艙體1前后的氣彈簧門1-7關(guān)閉。

第二步，引燃電池箱試驗；

電纜模型9下部電纜引燃油盤10內(nèi)空置，通過充電器對1號電池箱2內(nèi)的鋰離子電池模組或電芯組12進(jìn)行過充，待1號電池箱2內(nèi)鋰離子電池模組或電芯組12發(fā)生熱失控釋放出可燃?xì)怏w后，停止充電，1min后，啟動電子點火器11，引燃可燃?xì)怏w，通過煙氣分析儀內(nèi)置的電化學(xué)傳感器分析氣體濃度，同時將氣體濃度信號通過rs485接口傳送到計算機(jī)終端；數(shù)個熱電偶樹7監(jiān)測鋰離子電池模組或電芯組12表面溫度變化及電池箱內(nèi)、電池艙內(nèi)的溫度變化，將采集到的溫度變化信號，通過數(shù)據(jù)采集卡傳送到計算機(jī)終端；

數(shù)個攝像頭6適時觀察艙體內(nèi)部1號電池箱2、2號電池箱3、3號電池箱4、電纜模型9的燃燒狀態(tài)，并通過視頻采集卡將觀察的影像傳送到計算機(jī)終端；

試驗過程中，所有采集的數(shù)據(jù)，最終顯示在計算機(jī)終端上，并實時顯示記錄，包括記錄的溫度、氣體濃度變化信號，1號電池箱2的燃燒狀態(tài)及燃燒蔓延情況，2號電池箱3、3號電池箱4、電纜模型9被引燃情況。

計算機(jī)終端可以輸出溫度、氣體濃度報表和曲線，用于進(jìn)一步分析火災(zāi)發(fā)展蔓延規(guī)律。

根據(jù)計算機(jī)終端獲得的溫度、氣體濃度數(shù)據(jù)，以及燃燒狀態(tài)和燃燒蔓延視頻資料，可以分析在電池箱電纜短路工況下，電動客車鋰離子電池艙火災(zāi)發(fā)展蔓延規(guī)律。

二．模擬電池艙電纜短路引發(fā)火災(zāi)；

第一步，同模擬電池過充引發(fā)火災(zāi)第一步。

第二步，引燃電纜試驗；

將試驗艙體1一側(cè)的氣彈簧門1-7打開，將1.2l汽油注入電纜模型9下部電纜引燃油盤10內(nèi)，點燃電纜引燃油盤10內(nèi)汽油，將試驗艙體1一側(cè)的氣彈簧門1-7關(guān)閉，電纜引燃油盤10內(nèi)的汽油引燃電纜模型9，通過煙氣分析儀內(nèi)置的電化學(xué)傳感器分析氣體濃度，同時將氣體濃度信號通過rs485接口傳送到計算機(jī)終端；數(shù)個熱電偶樹7監(jiān)測鋰離子電池模組或電芯組12表面溫度變化及電池箱內(nèi)、電池艙內(nèi)的溫度變化，將采集到的溫度變化信號，通過數(shù)據(jù)采集卡傳送到計算機(jī)終端；

數(shù)個攝像頭6適時觀察艙體內(nèi)部1號電池箱、2號電池箱、3號電池箱、電纜模型9的燃燒狀態(tài)，并通過視頻采集卡將觀察的影像傳送到計算機(jī)終端；

試驗過程中，所有采集的數(shù)據(jù)，最終顯示在計算機(jī)終端上，并實時顯示記錄，包括記錄的溫度、氣體濃度變化信號，1號電池箱2的燃燒狀態(tài)及燃燒蔓延情況，2號電池箱3、3號電池箱4、電纜模型9被引燃情況。計算機(jī)終端可以輸出溫度、氣體濃度報表和曲線，用于進(jìn)一步分析火災(zāi)發(fā)展蔓延規(guī)律。

根據(jù)計算機(jī)終端獲得的溫度、氣體濃度數(shù)據(jù)，以及燃燒狀態(tài)和燃燒蔓延視頻資料，可以分析在電池箱電纜短路工況下，電動客車鋰離子電池艙火災(zāi)發(fā)展蔓延規(guī)律。

本實施例中防爆燈5為2個，攝像頭6為4個，熱電偶樹7為4個。