本發(fā)明屬于安全試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種化學(xué)電源電性能安全試驗裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
目前針對鋰離子蓄電池、鎳氫蓄電池、超級電容器等在電性能安全測試過程中可能發(fā)生起火、爆炸的化學(xué)電源，進行電性能安全測試時，一般將其放置于相對開放的房間，待起火或爆炸自然結(jié)束后，再進行塵埃清理及空氣凈化，其缺點在于：1、起火或爆炸過程不能在人力以外條件下實施滅火或抑爆；2、在人為滅火或抑爆過程中易對操作人員造成傷害；3、對試驗環(huán)境造成包括有毒有機氣體滲入環(huán)境基體、細微顆粒物永久性附著、環(huán)境內(nèi)物體受高溫影響永久性形變等不可恢復(fù)性污染或損壞。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
(一)要解決的技術(shù)問題
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何針對一種用于鋰離子蓄電池、鎳氫蓄電池、超級電容器等在電性能安全測試過程中可能發(fā)生起火、爆炸的化學(xué)電源，在進行電性能安全測試時提供一種安全、可靠的隔離型測試裝置。
(二)技術(shù)方案
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種化學(xué)電源電性能安全試驗裝置，其包括：鋰離子充放電裝置、短路裝置、防爆箱體、防爆穿墻端子、滅火裝置、塵埃氣體凈化裝置以及控制系統(tǒng)；
所述鋰離子充放電裝置為過充電、過放電測試提供電流及電壓的輸入、輸出、采集并上傳實時試驗數(shù)據(jù)至控制系統(tǒng)以供顯示和存儲；
所述短路裝置為鋰電池短路測試提供外部短路回路；
所述防爆箱體為鋰電池在測試過程中發(fā)生起火、爆炸等情況時提供隔離保護，防止對防爆箱體外部環(huán)境、物體及人員造成損傷；其可承受的最大安全壓力為PMAX；
所述防爆穿墻端子將鋰電池充放電裝置、短路裝置、滅火裝置、塵埃氣體凈化裝置所需電纜、管路以隔離防爆的形式從防爆箱體外部連接至防爆箱體內(nèi)部；
所述滅火裝置用于執(zhí)行壓縮空氣降溫功能和惰性氣體滅火兩項功能；包括通過檢測上傳防爆箱內(nèi)氣體成份，接收控制系統(tǒng)開合命令，通過迅速釋放壓縮空氣降低箱體及測試樣品溫度，或通過迅速釋放壓縮惰性氣體，排除防爆箱體內(nèi)可燃及助燃氣體，同時降低箱體及測試樣品溫度；
所述塵埃氣體凈化裝置通過接收控制系統(tǒng)開合命令，對箱體內(nèi)排出的塵埃及有毒、有害氣體進行凈化處理，達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求后排放；
所述控制系統(tǒng)控制鋰離子充放電裝置電流及電壓的輸入及輸出、短路裝置通斷、防爆箱體開合、滅火裝置開關(guān)、塵埃及氣體凈化裝置開關(guān)；接收、記錄并儲存測試過程中鋰電池樣品的電壓、電流及表面溫度；防爆箱體內(nèi)壓力、氣體成份；測試圖像及時間；其中，所述鋰電池樣品的電壓、電流由鋰電池充放電裝置或短路裝置提供；所述表面溫度，測試圖像及時間由控制系統(tǒng)直接采集；所述防爆箱體內(nèi)壓力、氣體成份由滅火裝置提供。
此外，本發(fā)明還提供一種化學(xué)電源電性能安全試驗方法，其基于上述裝置來實施，具體步驟為：將控制系統(tǒng)分別連接鋰離子充放電裝置、短路裝置、防爆箱體、滅火裝置、塵埃氣體凈化裝置；將鋰離子充放電裝置、短路裝置、滅火裝置、塵埃氣體凈化裝置、電纜、管路通過防爆穿墻端子與防爆箱體連接、導(dǎo)通；控制系統(tǒng)驅(qū)動防爆箱體打開，在防爆箱體內(nèi)，通過電纜、電壓及溫度采集線路根據(jù)具體測試內(nèi)容將測試樣品與鋰離子充放電裝置連接，或?qū)y試樣品與短路裝置連接；然后控制系統(tǒng)驅(qū)動防爆箱體關(guān)閉，通過控制系統(tǒng)根據(jù)具體測試內(nèi)容驅(qū)動鋰離子充放電裝置對測試樣品進行過充電、過放電試驗，或驅(qū)動短路裝置對測試樣品進行短路試驗，同時并實時監(jiān)控防爆箱體內(nèi)測試情況的視頻圖像；
若測試過程中發(fā)生起火或爆炸時，控制系統(tǒng)控制滅火裝置、塵埃氣體凈化裝置開啟，并進行光電警示，當(dāng)起火或爆炸被控制或結(jié)束，同時檢測隔爆箱體內(nèi)溫度、壓力、塵埃及氣體成份達到安全標(biāo)準(zhǔn)時，光電警示消失，根據(jù)測試需要隨時開啟防爆箱體，取出測試樣品并進行清理；
若測試過程中未發(fā)生起火或爆炸時，控制系統(tǒng)控制塵埃氣體凈化裝置開啟，并進行光電警示，同時檢測隔爆箱體內(nèi)溫度、壓力、塵埃及氣體成份達到安全標(biāo)準(zhǔn)時，光電警示消失，根據(jù)測試需要隨時開啟防爆箱體，取出測試樣品并進行清理。
(三)有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具備如下有益效果：
1、試驗全過程可實現(xiàn)自動監(jiān)控，并隨時實施滅火或抑爆，不會對人員造成傷害；
2、試驗過程對試驗環(huán)境不造成影響，將影響及破壞范圍有效控制在試驗裝置內(nèi)部。
附圖說明
圖1為本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種化學(xué)電源電性能安全試驗裝置，其包括：鋰離子充放電裝置、短路裝置、防爆箱體、防爆穿墻端子、滅火裝置、塵埃氣體凈化裝置以及控制系統(tǒng)；
所述鋰離子充放電裝置為過充電、過放電測試提供電流及電壓的輸入、輸出、采集并上傳實時試驗數(shù)據(jù)至控制系統(tǒng)以供顯示和存儲；
所述短路裝置為鋰電池短路測試提供外部短路回路；
所述防爆箱體為鋰電池在測試過程中發(fā)生起火、爆炸等情況時提供隔離保護，防止對防爆箱體外部環(huán)境、物體及人員造成損傷；其可承受的最大安全壓力為PMAX；
所述防爆穿墻端子將鋰電池充放電裝置、短路裝置、滅火裝置、塵埃氣體凈化裝置所需電纜、管路以隔離防爆的形式從防爆箱體外部連接至防爆箱體內(nèi)部；
所述滅火裝置用于執(zhí)行壓縮空氣降溫功能和惰性氣體滅火兩項功能；包括通過檢測上傳防爆箱內(nèi)氣體成份，接收控制系統(tǒng)開合命令，通過迅速釋放壓縮空氣降低箱體及測試樣品溫度，或通過迅速釋放壓縮惰性氣體，排除防爆箱體內(nèi)可燃及助燃氣體，同時降低箱體及測試樣品溫度；
所述塵埃氣體凈化裝置通過接收控制系統(tǒng)開合命令，對箱體內(nèi)排出的塵埃及有毒、有害氣體進行凈化處理，達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求后排放；
所述控制系統(tǒng)控制鋰離子充放電裝置電流及電壓的輸入及輸出、短路裝置通斷、防爆箱體開合、滅火裝置開關(guān)、塵埃及氣體凈化裝置開關(guān)；接收、記錄并儲存測試過程中鋰電池樣品的電壓、電流及表面溫度；防爆箱體內(nèi)壓力、氣體成份；測試圖像及時間；其中，所述鋰電池樣品的電壓、電流由鋰電池充放電裝置或短路裝置提供；所述表面溫度，測試圖像及時間由控制系統(tǒng)直接采集；所述防爆箱體內(nèi)壓力、氣體成份由滅火裝置提供。
此外，本發(fā)明還提供一種化學(xué)電源電性能安全試驗方法，其基于上述裝置來實施，具體步驟為：將控制系統(tǒng)分別連接鋰離子充放電裝置、短路裝置、防爆箱體、滅火裝置、塵埃氣體凈化裝置；將鋰離子充放電裝置、短路裝置、滅火裝置、塵埃氣體凈化裝置、電纜、管路通過防爆穿墻端子與防爆箱體連接、導(dǎo)通；控制系統(tǒng)驅(qū)動防爆箱體打開，在防爆箱體內(nèi)，通過電纜、電壓及溫度采集線路根據(jù)具體測試內(nèi)容將測試樣品與鋰離子充放電裝置連接，或?qū)y試樣品與短路裝置連接；然后控制系統(tǒng)驅(qū)動防爆箱體關(guān)閉，通過控制系統(tǒng)根據(jù)具體測試內(nèi)容驅(qū)動鋰離子充放電裝置對測試樣品進行過充電、過放電試驗，或驅(qū)動短路裝置對測試樣品進行短路試驗，同時并實時監(jiān)控防爆箱體內(nèi)測試情況的視頻圖像；
若測試過程中發(fā)生起火或爆炸時，控制系統(tǒng)控制滅火裝置、塵埃氣體凈化裝置開啟，并進行光電警示，當(dāng)起火或爆炸被控制或結(jié)束，同時檢測隔爆箱體內(nèi)溫度、壓力、塵埃及氣體成份達到安全標(biāo)準(zhǔn)時，光電警示消失，根據(jù)測試需要隨時開啟防爆箱體，取出測試樣品并進行清理；
若測試過程中未發(fā)生起火或爆炸時，控制系統(tǒng)控制塵埃氣體凈化裝置開啟，并進行光電警示，同時檢測隔爆箱體內(nèi)溫度、壓力、塵埃及氣體成份達到安全標(biāo)準(zhǔn)時，光電警示消失，根據(jù)測試需要隨時開啟防爆箱體，取出測試樣品并進行清理。
實施例1
本實施例中，包括如下步驟：
1、通過控制系統(tǒng)打開隔爆箱，操作人員裝配試驗樣品，并連接線纜及管路。
2、通過控制系統(tǒng)，檢查連接狀態(tài)及通訊狀態(tài)是否正常。正常后，操作人員撤離隔爆箱。
3、通過控制系統(tǒng)，關(guān)閉隔爆箱，實時監(jiān)控箱內(nèi)部壓力P。
4、通過控制系統(tǒng)，開啟安全性測試設(shè)備。
5、通過控制系統(tǒng)，監(jiān)測可燃氣體成分，當(dāng)起火或爆炸發(fā)生時，打開滅火裝置，惰性氣體開始滅火。若未起火或爆炸，當(dāng)P≥80％×PMAX或安全試驗停止2h后，開啟滅火裝置壓縮空氣進行降溫，關(guān)閉安全測試設(shè)備回路。
6、當(dāng)隔爆箱內(nèi)壓力P增速dP/dt>1kPa/s，開啟凈化系統(tǒng)過氣通道，根據(jù)壓力差值△P，自動調(diào)整排氣速度。
7、當(dāng)凈化系統(tǒng)排出物達到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)且無火焰時，關(guān)閉惰性氣體，打開壓縮空氣。
8、當(dāng)內(nèi)部溫度≤50℃時，關(guān)閉壓縮空氣，保持壓力，若1h內(nèi)溫度不再升高，打開凈化系統(tǒng)，自然換氣，調(diào)整內(nèi)外壓強相同后打開隔爆箱，溫度與室溫一致時，拆卸樣品。
9、若溫度再次升高，打開壓縮空氣，重復(fù)8。
10、若再次出現(xiàn)火焰或可燃氣體時，重復(fù)7。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。