一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统及方法，包括防爆箱体、重量检测传感器、红外火灾探测器、气体探测器、烟雾探测器、第一热电偶、第二热电偶、热流量计和NI数据采集系统；实验平台尺寸较小，成本较低，实用性强，可同时实现锂离子电池热失控初期预警及热失控特性检测，功能较全面；采用基于红外热成像探测技术、气体浓度分析技术以及光电感烟探测等技术的多技术协同探测方法对火灾热量分布、气体组分分布及烟雾颗粒特征进行分析，可以有效减少火灾判断的时间及火灾误报率，弥补了单一烟雾探测的缺陷，更准确快速的检测电池火灾。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统及方法
本专利技术涉及锂离子电池实验
，具体涉及一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统及方法。
技术介绍
目前锂电池实验平台多为大型试验舱体，其在建造时花费较大，功能较单一。此外，目前在锂电池火灾探测中使用较为广泛的是光电式烟雾探测报警器，但其存在火灾误报率大、报警延迟以及无法探测可燃物温度等缺陷，无法满足火灾探测需求。除了感烟探测技术以外主要包括红外探温技术、光纤探温技术、图像探测技术、气体浓度探测技术等。利用红外热成像探测方法，存在无法感知货物内部温度变化，对于货物内部起火或阴燃方式的火灾探测能力较弱。利用光纤作为信号传感和传输媒体时，较适用于不易接近的地方，且不受电磁、湿度等干扰，可用于隧道、大型变压器间及特殊场合。但对于空间尺度小的受限空间，探测光纤无法贴近物体表面或物体间隙布置，因此无法准确感知货物温度分布情况及变化情况，只能检测到舱壁附近货物温度分布，不适用于内部可燃物火灾探测。利用图像探测技术进行探测只有在可燃物产生火焰后才能探测，使火灾发现时间大大滞后于普通烟雾感应设备。气体传感器探测灵敏度高、误报率低，但是传感器内部电化学反应膜容易损耗而降低灵敏度，需要不定期对电化学反应膜进行维护、校准等。单一的火灾探测技术无法满足目前民航运输锂电池火灾探测要求，锂电池火灾探测误报率大、报警延迟等问题亟待解决。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种成本较低、实用性强，能够实现对锂离子电池热失控的过程和热失控特性进行检测的锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案，一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统，包括：防爆箱体；重量检测传感器，设在防爆箱体的底部，用于检测锂离子电池重量的重量；红外火灾探测器，设在防爆箱体的顶部，用于对锂离子电池发生火灾时产生的热量分布进行检测成像；气体探测器，设在防爆箱体顶部用于对锂离子电池发生火灾时，产生气体的组分和分布情况进行检测；烟雾探测器，设在防爆箱体顶部用于对锂电子电池发生火灾时产生的烟雾颗粒特征进行检测；第一热电偶，布置在所要检测锂离子电池侧壁上，用于对锂离子电池壁面温度进行检测；第二热电偶，设在锂离子电池的上方用于对发生火灾时锂电池产生的火焰烟气温度进行检测；热流量计，设在防爆箱体内且位于锂离子电池的正上方，用于检测锂离子电池热流量，并将检测到的数据通过无纸记录仪进行采集；NI数据采集系统，对第一热电偶和第二热电偶检测到的温度数据进行采集。所述防爆箱体的顶部设有排烟管道，该排烟管道的端部设有排气扇，该排烟管道的中部连接有与该排烟管道连通的采烟管道。所述采烟管道内从内到外依次设有过滤装置、干燥装置和烟气浓度分析仪。所述重量检测传感器为电子天平，该天子天平上设有隔热棉。所述防爆箱体包括由不锈钢材料制成的舱体和活动连接在舱体前端的防爆玻璃门。所述防爆箱体上端向防爆箱体顶部中心位置倾斜，且该倾斜的坡度高度为15cm；所述排烟管道设在防爆箱体顶部的中心位置。还包括用于对防爆箱体内放置的锂电池发生火灾的过程进行记载的摄像机，且该摄像机位于防爆玻璃门的正前方。所述防爆箱体内设有用于对锂离子电池进行加热的加热棒。所述防爆箱体两侧底部分别设有多个线孔。一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验方法，按照如下方法进行：S1，将锂离子电池放入到防爆箱体内电子天平上的隔热棉上，然后将第一热电偶缠绕在锂离子电池上，同时将加热棒固定在锂离子电池上，同时关闭防爆箱体的防爆玻璃门，将摄像机放置到防爆玻璃门的正前方；S2，加热棒对锂离子电池进行加热，直到锂离子电池发生着火时，在电加热棒加热时，所述第一热电偶用于对锂离子电池的温度变化进行检测，第二热电偶对着火后的锂离子电池产生的火焰温度进行检测；S3，NI数据采集系统对第一热电偶和第二热电偶检测的温度进行收集，并结合重量检测传感器检测到锂离子电池重量发生变化数据、红外火灾探测器检测到锂离子电池着火时火灾热量分布情况、气体探测器检测到锂离子电池着火后产生气体组分分布、烟雾探测器检测到锂离子电池着火后产生的烟雾颗粒特征进行综合分析。本专利技术的有益效果是：实验平台尺寸较小，成本较低，实用性强，可同时实现锂离子电池热失控初期预警及热失控特性检测，功能较全面。采用基于红外热成像探测技术、气体浓度分析技术以及光电感烟探测等技术的多技术协同探测方法对火灾热量分布、气体组分分布及烟雾颗粒特征进行分析，可以有效减少火灾判断的时间及火灾误报率，弥补了单一烟雾探测的缺陷，更准确快速的检测电池火灾。舱体较小，使实验操作更加便捷，提高了实验效率，且该舱可以放入大型变压变温舱内进行变压力环境下的锂电池火灾探测，模拟飞机巡航时的真实环境，研究多技术协同探测方法的可靠性，为民航运输锂电池火灾探测提供理论支持。还可以在舱内通入惰性气体，研究不同气体环境对锂电池火灾的影响。通过舱前侧的窗口可以实时记录电池实验现象，更好的进行机理分析。此外封闭式舱体大大降低了在开放空间进行锂电池爆炸实验所带来的危险性问题，保障了实验人员的安全。通过烟管集中排烟，减少了锂离子电池爆炸产生的有害气体的扩散，对环境及人体健康具有很好的保护作用。综上所述，该实验平台成本低廉，而且更加经济实用，可以快速高效的进行锂电池热失控实验研究。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。实施例1图1所示的一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统，包括：防爆箱体1；该防爆箱体是由304不锈钢制成的舱体和该舱体前门活动连接的防爆玻璃组成，通过不锈钢制成的舱体具有良好的强度和硬度，且不易生锈，该舱体长宽高均为50cm，所述舱体前门内设有采用多层密封胶条，保证整个舱体的密封性，前门活动连接的防爆玻璃，保障其可视性和坚固性，该舱体顶部为倾斜状，同时倾斜的坡度高为15cm，保证锂离子电池在着火后产生的烟气能够快速的通过舱体的顶部；重量检测传感器2，设在防爆箱体1的底部，用于检测锂离子电池重量的重量；所述的重量检测传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统，其特征在于，包括：/n防爆箱体(1)；/n重量检测传感器(2)，设在防爆箱体(1)的底部，用于检测锂离子电池重量的重量；/n红外火灾探测器(3)，设在防爆箱体(1)的顶部，用于对锂离子电池发生火灾时产生的热量分布进行检测成像；/n气体探测器(4)，设在防爆箱体(1)顶部用于对锂离子电池发生火灾时，产生气体的组分和分布情况进行检测；/n烟雾探测器(5)，设在防爆箱体(1)顶部用于对锂电子电池发生火灾时产生的烟雾颗粒特征进行检测；/n第一热电偶(6)，布置在所要检测锂离子电池侧壁上，用于对锂离子电池壁面温度进行检测；/n第二热电偶(7)，设在锂离子电池的上方用于对发生火灾时锂电池产生的火焰烟气温度进行检测；/n热流量计(8)，设在防爆箱体(1)内且位于锂离子电池的正上方，用于检测锂离子电池热流量，并将检测到的数据通过无纸记录仪进行采集；/nNI数据采集系统，对第一热电偶(6)和第二热电偶(7)检测到的温度数据进行采集。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统，其特征在于，包括：
防爆箱体(1)；
重量检测传感器(2)，设在防爆箱体(1)的底部，用于检测锂离子电池重量的重量；
红外火灾探测器(3)，设在防爆箱体(1)的顶部，用于对锂离子电池发生火灾时产生的热量分布进行检测成像；
气体探测器(4)，设在防爆箱体(1)顶部用于对锂离子电池发生火灾时，产生气体的组分和分布情况进行检测；
烟雾探测器(5)，设在防爆箱体(1)顶部用于对锂电子电池发生火灾时产生的烟雾颗粒特征进行检测；
第一热电偶(6)，布置在所要检测锂离子电池侧壁上，用于对锂离子电池壁面温度进行检测；
第二热电偶(7)，设在锂离子电池的上方用于对发生火灾时锂电池产生的火焰烟气温度进行检测；
热流量计(8)，设在防爆箱体(1)内且位于锂离子电池的正上方，用于检测锂离子电池热流量，并将检测到的数据通过无纸记录仪进行采集；
NI数据采集系统，对第一热电偶(6)和第二热电偶(7)检测到的温度数据进行采集。


2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统，其特征在于，所述防爆箱体(1)的顶部设有排烟管道(9)，该排烟管道(9)的端部设有排气扇(10)，该排烟管道(9)的中部连接有与该排烟管道(9)连通的采烟管道(11)。


3.根据权利要求2所述的一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统，其特征在于，所述采烟管道(11)内从内到外依次设有过滤装置(12)、干燥装置(13)和烟气浓度分析仪(14)。


4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统，其特征在于，所述重量检测传感器(2)为电子天平，该天子天平上设有隔热棉(15)。


5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池热失控火灾探测预警综合实验系统，其特征在于，所述防爆箱体(1)包括由不锈钢材料制成的舱体和活动连接在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘全义，伊笑莹，朱文田，
申请(专利权)人：中国民用航空飞行学院，
类型：发明
国别省市：四川;51