ZY6257E-DC-10MW-PC電池?zé)崽匦詼y量系統(tǒng)

一、適用范圍：

適用于電池單體、模塊、20英尺電池集裝箱在燃燒時測量出釋放熱的總量；能夠滿足圓柱、軟包、方形硬殼等各類型容量在500Ah以下的電池單體和模塊樣品。

是以通過燃燒產(chǎn)物氣流中氧氣濃度計(jì)算出的氧氣消耗量以及燃燒產(chǎn)物時熱釋放速率為設(shè)計(jì)原理。材料的熱釋放速率也是材料燃燒性能中最重要的參數(shù)。該設(shè)備能比較準(zhǔn)確地測量材料燃燒過程中的熱釋放速率。此儀器測試便捷精準(zhǔn)，對于預(yù)測火災(zāi)危害及其阻燃防治處理極為重要。

此儀器為非標(biāo)定制。

二、參考標(biāo)準(zhǔn)：

2.1參考GB/T27904-2011《火焰引燃家具和組件的燃燒性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)；

2.2參考GB/T25207-2010《火災(zāi)試驗(yàn)表面制品的實(shí)體房間火試驗(yàn)方法》和ISO9705.1~2:2016標(biāo)準(zhǔn)

2.3參考GB/T38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》標(biāo)準(zhǔn)；

2.4參考GB31241-2014《便攜式電子產(chǎn)品用鋰電池和電池組安全要求；

2.5符合GB/T29838-2013《燃料電池 模塊》標(biāo)準(zhǔn)要求。

參考了以上標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

三、針對電池單體、模塊、20英尺電池集裝箱燃燒時的技術(shù)分析：

3.1根據(jù)20英尺電池集裝箱內(nèi)容積為長5.85x寬2.23x高2.15米，預(yù)估熱釋放總量為10MW；

3.2電池燃燒時收集系統(tǒng):

3.2.1燃燒時應(yīng)能收集試驗(yàn)期間燃燒所產(chǎn)生的全部煙氣，20英尺電池集裝箱內(nèi)容積為長5.85x寬2.23x高2.15米，收集塔預(yù)計(jì)做到7.62m*7.62m，離地面高度5m，才能有效全部收集到煙氣。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ISO9705.1-2016第7節(jié)；（GB/T25207和ISO9705， 500KW 煙氣收集塔為3m*3m；美國The NIST 3 Megawatt Quantitative Heat Release Rate Facility 3MW煙氣收集塔為9m*12m）；

3.2.2收集管道（即測量段）：要求直徑1.52m，長度7.66m；最大吸風(fēng)量為30m3/s；

四、試驗(yàn)場地建設(shè)：

4.1整體試驗(yàn)規(guī)劃：為了安全，整體實(shí)驗(yàn)室為三部分規(guī)劃：燃?xì)夂涂諝馐覟橐华?dú)立房間；控制室為一獨(dú)立房間；試驗(yàn)區(qū)域放置在大的空間里，四面要通風(fēng)良好；

4.2控制室：為遠(yuǎn)程控制，通過監(jiān)控觀察試驗(yàn)過程；

4.3燃?xì)夂涂諝馐遥喊惭b排氣風(fēng)機(jī)和燃?xì)庑孤﹫缶鳎?/p>

4.4試驗(yàn)區(qū)：

4.4.1要有足夠大的面積，高度為15米高；

4.4.2四周要保持空氣流通，能維持空氣中的氧氣為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下正常值（20.97%）。

4.2燃?xì)饪刂撇糠郑?/p>

4.2.1燃料采用管道天然氣，設(shè)備具有與管道天然氣相配的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)和燃燒控制系統(tǒng)。

4.2.2為了使氣化后燃?xì)獬浞秩紵?，增加了空燃比例閥，自動調(diào)節(jié)空氣和燃?xì)獾谋壤?，可達(dá)到最佳燃燒熱值。

4.2.3燃燒器：帶點(diǎn)火不著和火焰熄滅自動報警裝置。

4.2.4燃燒器（含：點(diǎn)火、燒嘴、火焰檢測、溫度控制等裝置）：共12套。

4.2.5燃料消耗量：100~250M3/h.燃料耗氣量能滿足試驗(yàn)升溫速度控制,含有多種工作模式，以適應(yīng)在各種工作模式下相應(yīng)經(jīng)濟(jì)的燃?xì)馐褂昧俊?/p>

4.3試驗(yàn)環(huán)境要求：

4.3.1水：自來水管；

4.3.2電：AC380V,三相五線制，50Hz，功率65kw；

4.3.3要求環(huán)境：通風(fēng)良好，操作方便。周圍無易燃、易爆物品。

總結(jié)構(gòu)圖

一、儀器主要特點(diǎn)：

1.1控制部分采用嵌入式工控機(jī)控制，信號的收集和處理采用16位高精度板卡，精度等級可達(dá)到百分之一，性能穩(wěn)定，重復(fù)性好。

1.2計(jì)算機(jī)控制界面：采用高檔設(shè)備和儀器專業(yè)開發(fā)軟件（Labview)，界面嚴(yán)謹(jǐn)，自動化程度高，所有的繁瑣程序和運(yùn)算都已集成計(jì)算機(jī)里，反應(yīng)速度非?？?，操作方便，人性化界面，傻瓜式操作。

1.3操作軟件：Windows xp操作界面，Labview風(fēng)格，完善的安全機(jī)制。計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)為燃燒熱釋放速率、總釋熱量、質(zhì)量損失速率、煙氣釋放速率、火焰?zhèn)鞑ブ笖?shù)、CO2生成速率、煙霧濃度等。測試期間實(shí)時顯示熱流--時間曲線，質(zhì)量流量--時間曲線，總熱釋放率--時間曲線，二氧化碳CO2產(chǎn)生量，一氧化碳CO產(chǎn)生量，煙的產(chǎn)生量，表面溫度--時間曲線。

二、主要性能參數(shù)：

2.1整機(jī)由試驗(yàn)架、20英尺模擬集裝箱、稱重裝置（質(zhì)量損失）、樣品觸發(fā)源、排氣點(diǎn)燃裝置、錐形收集器、排煙管道、測量裝置、風(fēng)機(jī)、氣體分析儀等組成。

2.2試驗(yàn)架及稱重裝置：

2.2.1試驗(yàn)架：長度1200mm，寬度500mm；見圖2；

2.2.2稱重裝置：量程為50kg，精度為1g，帶有RS485輸出接口，由計(jì)算機(jī)實(shí)時跟蹤和采集數(shù)據(jù)，形成質(zhì)量損失與時間的曲線；

2.2.3稱重裝置帶有遠(yuǎn)程傳輸信號功能；

2.2.4由計(jì)算機(jī)接收稱重裝置傳來的信號，可監(jiān)控、繪制質(zhì)量損失的實(shí)時曲線；

2.2.5測試質(zhì)量損失的裝置具有耐溫功能；

2.2.6電池放置在稱重臺面上，距地面127mm±76mm；

2.2.7稱重臺位于收集罩的幾何中心的正下方；

2.2.8稱重臺面為500mm*500mm。

圖2、試驗(yàn)架及稱重裝置

2.3模擬20英尺集裝箱：

2.3.1集裝箱為頂部為開口式；

2.3.2內(nèi)部容積：長5.85x寬2.23x高2.15米；

2.3.3引燃方式：采用外部加熱觸發(fā)。

2.4樣品觸發(fā)源：

2.4.1外部火焰點(diǎn)燃觸發(fā)源：見圖3

2.4.1.1外部火焰點(diǎn)燃觸發(fā)源由標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)火器和供氣系統(tǒng)組成

2.4.1.2標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)火器殼體選用1.0mm鋼板焊制，尺寸170*170*145mm，殼體由金屬網(wǎng)分為上下兩層，分別填裝鵝卵石和砂子，下層鵝卵石的填裝高度為100mm，上層為砂子與點(diǎn)火器上緣齊平，砂的粒徑2-3mm，鵝卵石的粒徑為4-8mm.

2.4.1.3氣源：由純度不少于95%的液態(tài)丙烷的瓶組，減壓器，穩(wěn)壓器，測量裝置及輸氣管道等組成.

圖3外部火焰點(diǎn)燃觸發(fā)源

2.4.2外部加熱觸發(fā)：圖4

2.4.2.1采用電加熱板加熱，灼熱燃燒。其表面覆蓋陶瓷金屬；

2.4.2.2規(guī)格：長500mm，寬350mm；

2.4.2.3加熱功率：3kw；

2.4.2.4控制方式：通過恒壓源控制電加熱器；

2.4.2.5加熱觸發(fā)裝置安裝位置：將加熱裝置的加熱面與電池單體表面直接接觸。

圖4、外部加熱觸發(fā)裝置

2.4.3針刺觸發(fā)：圖6

2.4.3.1組成：由加壓裝置和針尖頭組成；

2.4.3.2刺針材料：鋼材；

2.4.3.3刺針直徑：3mm~8mm；

2.4.3.4針尖形狀：圓錘形，角度為20°~60°；

2.4.3.5針刺速度：0.1mm/s~10mm/s可設(shè)定；

2.4.3.6針刺位置及方向：選擇能觸發(fā)電池單體發(fā)生熱失控的位置和方向，（例如垂直于極片的方向）

2.4.3.7加壓噸位：為2噸；

2.4.3.8轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)：采用伺服馬達(dá)+滾珠絲杠。

2.5排氣點(diǎn)燃裝置：

2.5.1被測樣品熱失控初期排放的可燃?xì)怏w，采用外部點(diǎn)燃裝置；

2.5.2點(diǎn)燃方式：采用高壓點(diǎn)火方式，遠(yuǎn)程控制；

2.5.3點(diǎn)燃時間：1~10s可設(shè)定；

2.5.4點(diǎn)著后，此裝置自動轉(zhuǎn)移到火源之外