一种用于测试锂电池燃烧火焰高度的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于测试锂电池燃烧火焰高度的装置和方法，所述包括试验箱、加热器、摄像机和排烟装置。其中，试验箱底部角落处设置有进风口，试验箱顶部角落处设置有排风口，风速仪分别设置于进风口和出风口处；摄像机设置在试验室外，镜头朝向锂电池；排烟装置集气罩设置在试验箱内，朝向锂电池。燃烧时，将锂电池放至加热器上，燃烧结束后，打开抽气泵，开始排烟。将锂电池的燃烧视频转换成图像，并用Matlab软件进行图像处理，从而得到锂电池燃烧的火焰高度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及燃烧测试
，具体地说，特别涉及到一种用于测试锂电池燃烧火焰高度的装置和方法。
技术介绍
2009年至2015年间，国家相继推出了《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》等系列文件，电动汽车已成为我国重点培育的战略性新兴产业。然而，在电动汽车的应用推广过程中，发生了一系列火灾事故，如2011年杭州某电动出租车起火事故，2015年深圳某电动大巴自燃事故，2016年挪威某电动汽车充电着火事故等。经调查发现，电动汽车火灾大多与其动力锂电池有关，因此，弄清锂电池的燃烧特性及规律，是提高电动汽车消防安全的基础与前提。火焰高度是锂电池燃烧的关键特性参数，对火灾蔓延产生重要影响。然而，在锂电池的燃烧过程中，会产生大量有毒有害烟气，大大降低能见度，严重影响锂电池燃烧火焰高度的直接测量。因此，建立一种能够简单、有效地测试锂电池燃烧火焰高度的试验方法和装置非常有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种用于测试锂电池燃烧火焰高度的装置和方法，以解决现有技术中存在的问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种用于测试锂电池燃烧火焰高度的装置，包括试验箱，在试验箱内设有加热器，且通过所述加热器引燃锂电池，在试验箱的一侧设有观察窗，在所述观察窗的外侧安装有用记录锂电池燃烧视频的摄像机，在试验箱的底部和顶部设有进风口或出风口，在所述进风口和出风口处均安装有风速仪，在试验箱的顶部设有排烟装置，排烟装置包括排烟管道，排烟管道的一端设有集气罩，且所述集气罩位于试验箱内加热器的上方，排烟管道的另一端与过滤器的一端连接，过滤器的另一端通过阀门与抽气泵的入口端连接，抽气泵的出口端连接有洗气罐。进一步的，所述摄像机与观察窗的距离为5～20m，摄像机的镜头正对锂电池。进一步的，所述过滤器的内部填充物为碱性多孔材料。进一步的，所述试验箱还设有一用于打开或关闭试验箱的门，在门上设有门把手和密封装置。一种用于测试锂电池燃烧火焰高度的方法，包括如下步骤：1)将固定模型的锂电池放置在试验箱内的加热器上，调整试验箱上进风口和出风口的开口面积，将用于记录锂电池燃烧过程的摄影机设置到相应位置；2)开启摄影机，引燃锂电池，关闭试验箱门，拍摄锂电池的燃烧视频，燃烧结束后，将进风口和出风口的开口面积调至最大，打开抽气泵，开始排烟；3)将锂电池的燃烧视频转换成图像，并用Matlab软件进行图像处理，计算锂电池燃烧的火焰高度。进一步的，所述锂电池燃烧火焰高度的计算步骤如下：(1)通过视频编辑软件将锂电池燃烧视频裁成适当画幅，并转换成图像；(2)基于图像内固定参照物，标定图像的像素比例尺寸；(3)通过Matlab软件，基于亮度指标，选取适当的亮度阙值，对图像进行二值化分割；(4)通过Matlab软件，计算图像像素亮度大于0中的最小垂直像素值，得到单幅图像火焰高度像素值；(5)选择适当的锂电池燃烧图像区间，按步骤(4)所述方法，批量得到各图像火焰高度像素值；(6)将各图像火焰高度像素值平均，再进行尺寸标定，即可得到锂电池燃烧的火焰高度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术在试验箱内建立锂电池燃烧模型，通过摄像机记录锂电池的燃烧过程，燃烧结束后，通过排烟装置排除试验箱内的烟气，试验方法简单、可靠、高效。2、本专利技术试验装置设置有进风口和出风口，且通过控制空气流量，可真实模拟锂电池燃烧环境。3、本专利技术基于Matlab软件计算锂电池燃烧火焰高度，具有简单、快速、可靠等优点。附图说明图1为本专利技术所述的用于测试锂电池燃烧火焰高度的装置的结构示意图。图2为本专利技术所述的排烟装置的结构示意图。图中标号说明：试验箱1、进风口2、出风口3、锂电池4、加热器5、风速仪6、集气罩7、排烟管道8、过滤器9、阀门10、抽气泵11、洗气罐12、摄影机13。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。参见图1和图2，本专利技术所述的一种测试锂电池燃烧火焰高度的试验装置，包括：试验箱1、进风口2、出风口3、锂电池4、加热器5、风速仪6、集气罩7、排烟管道8、过滤器9、阀门10、抽气泵11、洗气罐12、摄影机13。其中，进风口2设置在试验箱底部角落，出风口3设置在试验箱顶部角落，进风口和出风口均设置有风速仪6。摄像机设置在试验室外，镜头朝向锂电池；排烟系统集气罩设置在试验箱内，朝向锂电池。工作时，将锂电池放至底部中央位置。在本实施例中，风速仪6的输出量程为0～20m/s，在进风口和出风口处各设置1个。摄影机13设置在距离试验室水平距离8m处，镜头透过观察窗，对着锂电池，拍摄速率为100fps，数量为1个。锂电池4燃烧产生的烟气依次通过集气罩7、排烟管道8、过滤器9、阀门10、抽气泵11、洗气罐12，从而实现烟气的快速排出和净化。抽气泵11的流量为50L/min；过滤器9内部填充物为球形碱性多孔材料，如CaCO3、NaHCO3颗粒等。锂电池4为方形袋状结构，通过加热器5加热着火。加热器5的功率为0～10kW。试验箱1内部空间为立方体，体积为3.375m3，试验箱1包含一个门和一个观察窗，门上设有把手和密封装置，观察窗的面积为1m2。一种采用如图1所述装置的锂电池燃烧火焰高度的试验方法，其原理为：将固定模型的锂电池放置在试验箱内，开启摄像机，引燃锂电池，实时记录锂电池的燃烧过程，燃烧结束后，打开抽气泵，开始排烟。将锂电池的燃烧视频转换成图像，并用Matlab软件进行图像处理，从而得到锂电池燃烧的火焰高度。具体包括如下步骤：(1)将固定模型的锂电池放置在试验箱内，调整试验箱上进风口和出风口的开口面积；将用于记录锂电池燃烧过程的摄影机设置到相应位置。(2)开启摄影机，引燃锂电池，关闭试验箱门，记录锂电池的燃烧过程；燃烧结束后，将进风口和出风口的开口面积调至最大，打开抽气泵，开始排烟。(3)通过AdobePremiere等软件将锂电池燃烧视频裁成适当画幅，并转换成图像。(4)基于图像内固定参照物，标定图像的像素比例尺寸。(5)通过Matlab软件，基于亮度指标，选取适当的亮度阙值，对图像进行二值化分割。(6)通过Matlab软件，计算单幅图像亮度大于0像素中的最小垂直像素值，得到单幅像素火焰高度像素值。(7)选择适当的锂电池燃烧图像区间，按步骤(4)所述方法，批量得到各图像火焰高度像素值。(8)将各图像火焰高度像素值平均，再进行尺寸标定，即可得到锂电池燃烧的火焰高度。以上显示和描述了本专利技术的基本原理和主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试锂电池燃烧火焰高度的装置，其特征在于：包括试验箱，在试验箱内设有加热器，且通过所述加热器引燃锂电池，在试验箱的一侧设有观察窗，在所述观察窗的外侧安装有用记录锂电池燃烧视频的摄像机，在试验箱的底部和顶部设有进风口或出风口，在所述进风口和出风口处均安装有风速仪，在试验箱的顶部设有排烟装置，排烟装置包括排烟管道，排烟管道的一端设有集气罩，且所述集气罩位于试验箱内加热器的上方，排烟管道的另一端与过滤器的一端连接，过滤器的另一端通过阀门与抽气泵的入口端连接，抽气泵的出口端连接有洗气罐。

【技术特征摘要】
1.一种用于测试锂电池燃烧火焰高度的装置，其特征在于：包括试验箱，在试验箱内设有加热器，且通过所述加热器引燃锂电池，在试验箱的一侧设有观察窗，在所述观察窗的外侧安装有用记录锂电池燃烧视频的摄像机，在试验箱的底部和顶部设有进风口或出风口，在所述进风口和出风口处均安装有风速仪，在试验箱的顶部设有排烟装置，排烟装置包括排烟管道，排烟管道的一端设有集气罩，且所述集气罩位于试验箱内加热器的上方，排烟管道的另一端与过滤器的一端连接，过滤器的另一端通过阀门与抽气泵的入口端连接，抽气泵的出口端连接有洗气罐。2.根据权利要求1所述的用于测试锂电池燃烧火焰高度的装置，其特征在于：所述摄像机与观察窗的距离为5～20m，摄像机的镜头正对锂电池。3.根据权利要求1所述的用于测试锂电池燃烧火焰高度的装置，其特征在于：所述过滤器的内部填充物为碱性多孔材料。4.根据权利要求1所述的用于测试锂电池燃烧火焰高度的装置，其特征在于：所述试验箱还设有一用于打开或关闭试验箱的门，在门上设有门把手和密封装置。5.一种用于测试锂电池燃烧火焰高度的方法，其特征在于：包括如下步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永丰，张磊，黄昊，曹丽英，李跃伟，华万仁，胡成，
申请(专利权)人：公安部上海消防研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31