对甲醇燃料电池电堆及甲醇燃料罐进行安全性试验的系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种对甲醇燃料电池电堆和甲醇燃料罐进行安全性试验的系统，该系统包括：支架，用于支撑试验对象固定装置；试验对象为甲醇燃料电池电堆或甲醇燃料罐，甲醇燃料电池电堆通过电池夹具进行固定；燃料罐通过燃料罐夹具进行固定；撞击物出射装置，用于向垂直于电池极板的方向发射撞击物；第一相机，放置在距离电池样品第二设定距离处，用于记录撞击物侵彻试验对象后测试样品出现的现象，该现象用于评价该试验对象在遭受撞击物击射时的安全性等级。通过采用上述技术方案，能够真实模拟撞击物先穿透防护钢板再镶嵌于试验对象内部的试验工况，并且产生的试验结果具有良好的区分性和重复性。好的区分性和重复性。好的区分性和重复性。

【技术实现步骤摘要】
对甲醇燃料电池电堆及甲醇燃料罐进行安全性试验的系统


[0001]本专利技术涉及电池
，具体涉及一种对甲醇燃料电池电堆及甲醇燃料罐进行安全性试验的系统。

技术介绍

[0002]甲醇燃料电池具有体积小巧、燃料使用便利、洁净环保和理论能量比高，甲醇燃料电池等优点，被广泛应用于电动装备、移动电站、便携式电源等领域。随着能量密度越来越高、容量越来越大，甲醇燃料电池的安全性也越来越被人们所关注。特别是在受到高速物体如弹丸或碎片的打击，引起起火、燃烧甚至爆炸。因此，构建一种甲醇燃料电池电堆及配套燃料罐的被击射时的安全评价方法，从而指导电池的安全设计显得尤为重要。
[0003]目前，通过物理毁伤形式检验电池安全性的试验方法，现行的国家标准当中主要有短路、跌落、加热、放电，盐雾和振动试验等。这几种试验方法在各自的应用领域发挥了重要的作用，但无法有效地模拟电池系统在遭受击射时高速撞击或摧毁的试验工况，从而不能完全准确地评价电池在遭受击射时的安全性。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例公开一种对甲醇燃料电池电堆及甲醇燃料罐进行安全性试验的系统，能够真实模拟撞击物先穿透防护钢板再镶嵌于电池内部的试验工况，准确地评价甲醇燃料电池电堆和甲醇燃料罐的安全性，并且产生的试验结果具有良好的区分性和重复性。
[0005]本专利技术实施例公开了一种对甲醇燃料电池电堆和甲醇燃料罐进行安全性试验的系统，该系统包括：
[0006]被射单元、击射单元、监测单元、通信单元、控制单元和监控单元；其中，所述被射单元，包括：支架、试验对象固定装置和试验对象；所述击射单元，包括：撞击物出射装置、支撑所述撞击物出射装置的支架和撞击物；所述监测单元，包括：第一相机撞击物测速仪和多个传感器单元；其中，
[0007]所述支架，用于支撑所述试验对象固定装置；
[0008]所述试验对象为甲醇燃料电池电堆或甲醇燃料罐；相应的，所述试验对象固定装置为电池夹具或燃料罐夹具；其中，所述甲醇燃料电池电堆通过所述电池夹具进行固定，所述甲醇燃料罐通过所述燃料罐夹具进行固定；
[0009]所述监控单元，通过所述通信单元与所述控制单元无线连接，用于通过所述通信单元向所述控制单元发送控制信号；其中，所述多个传感器单元，包括：风速传感仪、温度传感器、压力传感器、烟度测试仪和二氧化碳浓度探测器；
[0010]所述控制单元，与各个传感器单元连接，用于在接收到所述控制信号时，控制各个传感器单元进行数据采集，并接收各个传感器单元分别采集的传感器数据，并将各传感器数据通过所述通信单元发送到所述监控单元；
[0011]所述撞击物出射装置，放置在距离所述试验对象第一设定距离处，用于向垂直于
电池极板的方向发射撞击物；所述撞击物测速仪用于监测撞击物在从撞击物出射口射出后的发射过程中的速度；
[0012]所述第一相机，放置在距离所述试验对象第二设定距离处，用于记录撞击物侵彻所述试验对象后所述试验对象出现的现象，所述现象和各传感器单元在试验过程中所采集的各传感器数据用于评价该试验对象在遭受撞击物击射时的安全性等级；
[0013]其中，所述试验对象在撞击物击射后出现的现象包括如下一种或多种：
[0014]所述试验对象的表面出现撞击物穿孔、所述试验对象泄漏气体或液体、所述气体或液体有毒性、出现明火和出现明火后发生爆炸；如果所述试验对象为甲醇燃料电池电堆，在撞击物击射后出现的现象还包括：所述电堆的内部结构发生改变；
[0015]其中，如果所述试验对象为甲醇燃料电池电堆，则对应的所述电池夹具包括：第一挡板、第一框架、第二挡板、第二框架、底梁和基座，其中，
[0016]所述第一框架和所述第二框架在垂直于所述基座方向的边框上设置有凹槽，分别用于插入所述第一挡板和所述第二挡板，所述基座用于放置所述试验对象；
[0017]所述第一框架垂直固定在所述基座的第一端；
[0018]所述底梁为U型结构，所述第二框架垂直固定在所述U型结构的底边上；
[0019]所述U型结构中垂直于所述底边的两臂可插拔地设置于所述基座的第二端，用于调整第一挡板和第二挡板之间的距离；其中，所述基座的第一端和第二端平行；
[0020]如果所述试验对象为甲醇燃料罐，则对应的所述燃料罐夹具包括：底座、主支撑杆、第一固定夹和第二固定夹，其中，
[0021]所述主支撑杆垂直固定在所述基座的一端；
[0022]所述第一固定夹和所述第二固定架分别设置在所述主支撑杆的不同高度处，分别用于夹住所述燃料罐的上部和下部。
[0023]可选的，所述试验系统还包括：
[0024]第二相机，放置在距离所述试验对象第三设定距离处，用于记录试验起点到试验结束的全过程中电池的变化现象；
[0025]其中，所述变化现象包括如下一种或多种：包括被撞击物击中、电池跌落、漏液、冒烟、燃烧、爆炸、漏出液体颜色、液体与支架接触后二者的变化、烟雾的颜色、扩散范围、火焰的颜色、火焰的形态、火球直径、火焰长度和爆炸后碎片的数量。
[0026]可选的，所述温度传感器，包括三个温度探头，用于检测所述试验对象在遭受撞击物击射后不同时刻温度的变化情况；
[0027]其中，第一探头的测点布置在撞击物入射面上，距离电池几何中心3厘米处；第二探头的测点布置在撞击物出射面上，距离电池几何中心3厘米处；第三探头的测点布置在电池极耳上。
[0028]可选的，所述试验系统还包括：
[0029]红外成像仪，布置在距离所述电池样品3米处，所述红外成像仪与所述试验对象两点连线，和撞击物出射口与所述试验对象两点连线所构成的夹角为45
°
。
[0030]可选的，所述试验系统还包括：
[0031]压力传感器，包括两根探测线，分别从地下接入，布置在墙体内侧和电池上，用于检测所述试验对象在遭受撞击物击射后不同时刻的压力变化。
[0032]可选的，所述撞击物测速仪的个数为两个，分别为沿着撞击物发射方向前后设置的第一撞击物测速仪和第二撞击物测速仪；
[0033]其中，第一撞击物测速仪与第二撞击物测速仪之间的间距为1米；
[0034]第二撞击物测速仪与撞击物出射口的间距为1米；
[0035]所述撞击物出射口与电池入射表面的距离为20米。
[0036]可选的，所述烟度测试仪，布置在距离所述试验对象第四设定距离处，所述烟度测试仪与所述试验对象两点连线，和撞击物出射口与所述试验对象两点连线所构成的夹角为45
°
，所述烟度测试仪用于检测所述电池样品在遭受撞击物击射时是否产生冒烟现象，以确定该电池样品在遭受撞击物击射时的安全性等级。
[0037]可选的，所述烟度测试仪，还用于在所述试验对象产生冒烟现象后，通过烟对光强度的衰减作用测定光束在烟中的透过率，根据光线透过率的大小来评价烟的浓度等级，以确定所述试验对象的损伤程度。
[0038]可选的，所述第一挡板和所述第二挡板均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对甲醇燃料电池电堆甲醇燃料罐进行安全性试验的系统，其特征在于，包括：被射单元、击射单元、监测单元、通信单元、控制单元和监控单元；其中，所述被射单元，包括：支架、试验对象固定装置和试验对象；所述击射单元，包括：撞击物出射装置、支撑所述撞击物出射装置的支架和撞击物；所述监测单元，包括：第一相机、撞击物测速仪和多个传感器单元；其中，所述支架，用于支撑所述试验对象固定装置；所述试验对象为甲醇燃料电池电堆或甲醇燃料罐；相应的，所述试验对象固定装置为电池夹具或燃料罐夹具；其中，所述甲醇燃料电池电堆通过所述电池夹具进行固定，所述甲醇燃料罐通过所述燃料罐夹具进行固定；所述监控单元，通过所述通信单元与所述控制单元无线连接，用于通过所述通信单元向所述控制单元发送控制信号；所述控制单元，与各个传感器单元连接，用于在接收到所述控制信号时，控制各个传感器单元进行数据采集，并接收各个传感器单元分别采集的传感器数据，并将各传感器数据通过所述通信单元发送到所述监控单元；其中，所述多个传感器单元，包括风速传感仪、温度传感器、压力传感器、烟度测试仪和二氧化碳浓度探测器；所述撞击物出射装置，放置在距离所述试验对象第一设定距离处，用于向垂直于电池极板的方向发射撞击物；所述撞击物测速仪用于监测撞击物在发射过程中的速度；所述第一相机，放置在距离所述试验对象第二设定距离处，用于记录撞击物侵彻所述试验对象后所述试验对象出现的现象，所述现象和各传感器单元在试验过程中所采集的各传感器数据用于评价所述试验对象在遭受撞击物击射时的安全性等级；其中，所述试验对象在撞击物击射后出现的现象包括如下一种或多种：所述试验对象的表面出现撞击物穿孔、所述试验对象泄漏气体或液体、所述气体或液体有毒性、出现明火和出现明火后发生爆炸；如果所述试验对象为甲醇燃料电池电堆，在撞击物击射后出现的现象还包括：所述电堆的内部结构发生改变；其中，如果所述试验对象为甲醇燃料电池电堆，则对应的所述电池夹具包括：第一挡板、第一框架、第二挡板、第二框架、底梁和基座，其中，所述第一框架和所述第二框...

【专利技术属性】
技术研发人员：周友杰，鲁长波，王长富，徐万里，陈今茂，任连岭，安高军，徐磊，徐曦萌，孙彦丽，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院军事新能源技术研究所，
类型：发明
国别省市：