本發(fā)明屬于消防試驗(yàn)測試領(lǐng)域，具體來說是一種電動客車鋰離子電池艙實(shí)體火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)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(diǎn)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(shí)有發(fā)生，歷次滅火撲救的經(jīng)驗(yàn)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(dú)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(shí)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(shí)體火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)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(yàn)。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種電動客車鋰離子電池艙實(shí)體火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法，其特征在于：包括試驗(yàn)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(diǎn)火器、鋰離子電池模組或電芯組；

所述試驗(yàn)艙體為矩形密封艙體，試驗(yàn)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(gè)電池箱艙對應(yīng)的試驗(yàn)艙體頂部，分別開孔安裝防火玻璃構(gòu)成頂部觀察窗，試驗(yàn)艙體頂部采用可掀起結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)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(yàn)艙體頂部梁上裝有數(shù)個(gè)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(gè)攝像頭，數(shù)個(gè)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(yàn)艙體側(cè)壁上端，設(shè)有煙氣分析儀和電子點(diǎn)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(yàn)艙體外的計(jì)算機(jī)終端通過視頻采集卡與攝像頭連接，計(jì)算機(jī)終端通過數(shù)據(jù)采集卡與熱電偶樹連接，計(jì)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(shí)體火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置及試驗(yàn)方法的試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)艙體前后的氣彈簧門關(guān)閉；

第二步，引燃電池箱試驗(yàn)；

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(diǎn)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(shí)將氣體濃度信號通過rs485接口傳送到計(jì)算機(jī)終端；數(shù)個(gè)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(jì)算機(jī)終端；

數(shù)個(gè)攝像頭適時(shí)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(jì)算機(jī)終端；

試驗(yàn)過程中，所有采集的數(shù)據(jù)，最終顯示在計(jì)算機(jī)終端上，并實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)終端可以輸出溫度、氣體濃度報(bào)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(jì)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(yàn)；

將試驗(yàn)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(diǎn)燃電纜引燃油盤內(nèi)汽油，將試驗(yàn)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(shí)將氣體濃度信號通過rs485接口傳送到計(jì)算機(jī)終端；數(shù)個(gè)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(jì)算機(jī)終端；

數(shù)個(gè)攝像頭適時(shí)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(jì)算機(jī)終端；

試驗(yàn)過程中，所有采集的數(shù)據(jù)，最終顯示在計(jì)算機(jī)終端上，并實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)終端可以輸出溫度、氣體濃度報(bào)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(jì)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(gè)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(shí)燃燒場景，同時(shí)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(shí)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(yàn)平臺，同時(shí)試驗(yàn)所獲取的可燃?xì)怏w濃度、溫度等試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(diǎn)火器；12、鋰離子電池模組或電芯組。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)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(shí)體火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置，包括試驗(yàn)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(diǎn)火器11、鋰離子電池模組或電芯組12。

試驗(yàn)艙體1為矩形密封艙體，試驗(yàn)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(gè)電池箱艙對應(yīng)的試驗(yàn)艙體頂部，分別開孔安裝防火玻璃構(gòu)成頂部觀察窗，試驗(yàn)艙體頂部采用可掀起結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)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(yàn)艙體頂部梁上裝有數(shù)個(gè)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(gè)攝像頭6，數(shù)個(gè)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(yàn)艙體1側(cè)壁上端，設(shè)有煙氣分析儀8和電子點(diǎn)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(yàn)艙體1外的計(jì)算機(jī)終端通過視頻采集卡與攝像頭6連接，計(jì)算機(jī)終端通過數(shù)據(jù)采集卡與熱電偶樹7連接，計(jì)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(shí)體火災(zāi)模擬試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)；

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(diǎn)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(shí)將氣體濃度信號通過rs485接口傳送到計(jì)算機(jī)終端；數(shù)個(gè)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(jì)算機(jī)終端；

數(shù)個(gè)攝像頭6適時(shí)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(jì)算機(jī)終端；

試驗(yàn)過程中，所有采集的數(shù)據(jù)，最終顯示在計(jì)算機(jī)終端上，并實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)終端可以輸出溫度、氣體濃度報(bào)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(jì)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(yàn)；

將試驗(yàn)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(diǎn)燃電纜引燃油盤10內(nèi)汽油，將試驗(yàn)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(shí)將氣體濃度信號通過rs485接口傳送到計(jì)算機(jī)終端；數(shù)個(gè)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(jì)算機(jī)終端；

數(shù)個(gè)攝像頭6適時(shí)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(jì)算機(jī)終端；

試驗(yàn)過程中，所有采集的數(shù)據(jù)，最終顯示在計(jì)算機(jī)終端上，并實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)終端可以輸出溫度、氣體濃度報(bào)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(jì)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(shí)施例中防爆燈5為2個(gè)，攝像頭6為4個(gè)，熱電偶樹7為4個(gè)。