本發(fā)明涉及燃燒測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，特別涉及到一種用于測(cè)試鋰電池燃燒火焰高度的裝置和方法。

背景技術(shù)：

2009年至2015年間，國(guó)家相繼推出了《關(guān)于開(kāi)展節(jié)能與新能源汽車(chē)示范推廣試點(diǎn)工作的通知》等系列文件，電動(dòng)汽車(chē)已成為我國(guó)重點(diǎn)培育的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。然而，在電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用推廣過(guò)程中，發(fā)生了一系列火災(zāi)事故，如2011年杭州某電動(dòng)出租車(chē)起火事故，2015年深圳某電動(dòng)大巴自燃事故，2016年挪威某電動(dòng)汽車(chē)充電著火事故等。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，電動(dòng)汽車(chē)火災(zāi)大多與其動(dòng)力鋰電池有關(guān)，因此，弄清鋰電池的燃燒特性及規(guī)律，是提高電動(dòng)汽車(chē)消防安全的基礎(chǔ)與前提。

火焰高度是鋰電池燃燒的關(guān)鍵特性參數(shù)，對(duì)火災(zāi)蔓延產(chǎn)生重要影響。然而，在鋰電池的燃燒過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量有毒有害煙氣，大大降低能見(jiàn)度，嚴(yán)重影響鋰電池燃燒火焰高度的直接測(cè)量。因此，建立一種能夠簡(jiǎn)單、有效地測(cè)試鋰電池燃燒火焰高度的試驗(yàn)方法和裝置非常有必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于測(cè)試鋰電池燃燒火焰高度的裝置和方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種用于測(cè)試鋰電池燃燒火焰高度的裝置，包括試驗(yàn)箱，在試驗(yàn)箱內(nèi)設(shè)有加熱器，且通過(guò)所述加熱器引燃鋰電池，在試驗(yàn)箱的一側(cè)設(shè)有觀(guān)察窗，在所述觀(guān)察窗的外側(cè)安裝有用記錄鋰電池燃燒視頻的攝像機(jī)，在試驗(yàn)箱的底部和頂部設(shè)有進(jìn)風(fēng)口或出風(fēng)口，在所述進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口處均安裝有風(fēng)速儀，在試驗(yàn)箱的頂部設(shè)有排煙裝置，排煙裝置包括排煙管道，排煙管道的一端設(shè)有集氣罩，且所述集氣罩位于試驗(yàn)箱內(nèi)加熱器的上方，排煙管道的另一端與過(guò)濾器的一端連接，過(guò)濾器的另一端通過(guò)閥門(mén)與抽氣泵的入口端連接，抽氣泵的出口端連接有洗氣罐。

進(jìn)一步的，所述攝像機(jī)與觀(guān)察窗的距離為5～20m，攝像機(jī)的鏡頭正對(duì)鋰電池。

進(jìn)一步的，所述過(guò)濾器的內(nèi)部填充物為堿性多孔材料。

進(jìn)一步的，所述試驗(yàn)箱還設(shè)有一用于打開(kāi)或關(guān)閉試驗(yàn)箱的門(mén)，在門(mén)上設(shè)有門(mén)把手和密封裝置。

一種用于測(cè)試鋰電池燃燒火焰高度的方法，包括如下步驟：

1)將固定模型的鋰電池放置在試驗(yàn)箱內(nèi)的加熱器上，調(diào)整試驗(yàn)箱上進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的開(kāi)口面積，將用于記錄鋰電池燃燒過(guò)程的攝影機(jī)設(shè)置到相應(yīng)位置；

2)開(kāi)啟攝影機(jī)，引燃鋰電池，關(guān)閉試驗(yàn)箱門(mén)，拍攝鋰電池的燃燒視頻，燃燒結(jié)束后，將進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的開(kāi)口面積調(diào)至最大，打開(kāi)抽氣泵，開(kāi)始排煙；

3)將鋰電池的燃燒視頻轉(zhuǎn)換成圖像，并用Matlab軟件進(jìn)行圖像處理，計(jì)算鋰電池燃燒的火焰高度。

進(jìn)一步的，所述鋰電池燃燒火焰高度的計(jì)算步驟如下：

(1)通過(guò)視頻編輯軟件將鋰電池燃燒視頻裁成適當(dāng)畫(huà)幅，并轉(zhuǎn)換成圖像；

(2)基于圖像內(nèi)固定參照物，標(biāo)定圖像的像素比例尺寸；

(3)通過(guò)Matlab軟件，基于亮度指標(biāo)，選取適當(dāng)?shù)牧炼汝I值，對(duì)圖像進(jìn)行二值化分割；

(4)通過(guò)Matlab軟件，計(jì)算圖像像素亮度大于0中的最小垂直像素值，得到單幅圖像火焰高度像素值；

(5)選擇適當(dāng)?shù)匿囯姵厝紵龍D像區(qū)間，按步驟(4)所述方法，批量得到各圖像火焰高度像素值；

(6)將各圖像火焰高度像素值平均，再進(jìn)行尺寸標(biāo)定，即可得到鋰電池燃燒的火焰高度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明在試驗(yàn)箱內(nèi)建立鋰電池燃燒模型，通過(guò)攝像機(jī)記錄鋰電池的燃燒過(guò)程，燃燒結(jié)束后，通過(guò)排煙裝置排除試驗(yàn)箱內(nèi)的煙氣，試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單、可靠、高效。

2、本發(fā)明試驗(yàn)裝置設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，且通過(guò)控制空氣流量，可真實(shí)模擬鋰電池燃燒環(huán)境。

3、本發(fā)明基于Matlab軟件計(jì)算鋰電池燃燒火焰高度，具有簡(jiǎn)單、快速、可靠等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的用于測(cè)試鋰電池燃燒火焰高度的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述的排煙裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明：試驗(yàn)箱1、進(jìn)風(fēng)口2、出風(fēng)口3、鋰電池4、加熱器5、風(fēng)速儀6、集氣罩7、排煙管道8、過(guò)濾器9、閥門(mén)10、抽氣泵11、洗氣罐12、攝影機(jī)13。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

參見(jiàn)圖1和圖2，本發(fā)明所述的一種測(cè)試鋰電池燃燒火焰高度的試驗(yàn)裝置，包括：試驗(yàn)箱1、進(jìn)風(fēng)口2、出風(fēng)口3、鋰電池4、加熱器5、風(fēng)速儀6、集氣罩7、排煙管道8、過(guò)濾器9、閥門(mén)10、抽氣泵11、洗氣罐12、攝影機(jī)13。

其中，進(jìn)風(fēng)口2設(shè)置在試驗(yàn)箱底部角落，出風(fēng)口3設(shè)置在試驗(yàn)箱頂部角落，進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口均設(shè)置有風(fēng)速儀6。攝像機(jī)設(shè)置在試驗(yàn)室外，鏡頭朝向鋰電池；排煙系統(tǒng)集氣罩設(shè)置在試驗(yàn)箱內(nèi)，朝向鋰電池。工作時(shí)，將鋰電池放至底部中央位置。

在本實(shí)施例中，風(fēng)速儀6的輸出量程為0～20m/s，在進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口處各設(shè)置1個(gè)。攝影機(jī)13設(shè)置在距離試驗(yàn)室水平距離8m處，鏡頭透過(guò)觀(guān)察窗，對(duì)著鋰電池，拍攝速率為100fps，數(shù)量為1個(gè)。鋰電池4燃燒產(chǎn)生的煙氣依次通過(guò)集氣罩7、排煙管道8、過(guò)濾器9、閥門(mén)10、抽氣泵11、洗氣罐12，從而實(shí)現(xiàn)煙氣的快速排出和凈化。抽氣泵11的流量為50L/min；過(guò)濾器9內(nèi)部填充物為球形堿性多孔材料，如CaCO₃、NaHCO₃顆粒等。鋰電池4為方形袋狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)加熱器5加熱著火。加熱器5的功率為0～10kW。試驗(yàn)箱1內(nèi)部空間為立方體，體積為3.375m³，試驗(yàn)箱1包含一個(gè)門(mén)和一個(gè)觀(guān)察窗，門(mén)上設(shè)有把手和密封裝置，觀(guān)察窗的面積為1m²。

一種采用如圖1所述裝置的鋰電池燃燒火焰高度的試驗(yàn)方法，其原理為：將固定模型的鋰電池放置在試驗(yàn)箱內(nèi)，開(kāi)啟攝像機(jī)，引燃鋰電池，實(shí)時(shí)記錄鋰電池的燃燒過(guò)程，燃燒結(jié)束后，打開(kāi)抽氣泵，開(kāi)始排煙。將鋰電池的燃燒視頻轉(zhuǎn)換成圖像，并用Matlab軟件進(jìn)行圖像處理，從而得到鋰電池燃燒的火焰高度。

具體包括如下步驟：

(1)將固定模型的鋰電池放置在試驗(yàn)箱內(nèi)，調(diào)整試驗(yàn)箱上進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的開(kāi)口面積；將用于記錄鋰電池燃燒過(guò)程的攝影機(jī)設(shè)置到相應(yīng)位置。

(2)開(kāi)啟攝影機(jī)，引燃鋰電池，關(guān)閉試驗(yàn)箱門(mén)，記錄鋰電池的燃燒過(guò)程；燃燒結(jié)束后，將進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的開(kāi)口面積調(diào)至最大，打開(kāi)抽氣泵，開(kāi)始排煙。

(3)通過(guò)Adobe Premiere等軟件將鋰電池燃燒視頻裁成適當(dāng)畫(huà)幅，并轉(zhuǎn)換成圖像。

(4)基于圖像內(nèi)固定參照物，標(biāo)定圖像的像素比例尺寸。

(5)通過(guò)Matlab軟件，基于亮度指標(biāo)，選取適當(dāng)?shù)牧炼汝I值，對(duì)圖像進(jìn)行二值化分割。

(6)通過(guò)Matlab軟件，計(jì)算單幅圖像亮度大于0像素中的最小垂直像素值，得到單幅像素火焰高度像素值。

(7)選擇適當(dāng)?shù)匿囯姵厝紵龍D像區(qū)間，按步驟(4)所述方法，批量得到各圖像火焰高度像素值。

(8)將各圖像火焰高度像素值平均，再進(jìn)行尺寸標(biāo)定，即可得到鋰電池燃燒的火焰高度。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。