(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111035873 A(43)申请公布日 2020.04.21
(21)申请号 201911398490.4(22)申请日 2019.12.30
(71)申请人 中国民用航空飞行学院
地址 618307 四川省德阳市广汉市南昌路4
段46号中国民用航空飞行学院(72)发明人 陈现涛 邹晓龙 赵一帆 孙强
贺元骅 贾井运 王海斌 谢松 徐佳 (51)Int.Cl.
A62C 3/16(2006.01)A62C 37/40(2006.01)A62C 31/07(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图5页
(54)发明名称
新能源电池灭火实验平台(57)摘要
本发明公开了一种新能源电池灭火实验平台，包括：实验舱体，以提供锂电池的实验空间；灭火剂喷口，该灭火剂喷口安装在实验舱体的内侧壁上，并连接有灭火剂储罐；烟雾探测系统，安装于实验舱体内部；数据采集系统，耦接于烟雾探测系统和灭火剂喷口；灭火控制系统，与灭火剂喷口、烟雾探测系统和数据采集系统联动。本发明的新能源电池灭火实验平台，通过实验舱体、灭火剂喷口、灭火剂储罐、烟雾探测系统、数据采集系统和灭火控制系统的组合设置，便可有效的构成一个实现对于锂电池灭火过程的研究。
CN 111035873 ACN 111035873 A
权 利 要 求 书
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1.一种新能源电池灭火实验平台，其特征在于：包括：实验舱体（1），以提供锂电池的实验空间；灭火剂喷口（2），该灭火剂喷口（2）安装在实验舱体（1）的内侧壁上，并连接有灭火剂储罐（4），以接收灭火剂储罐（4）输出的灭火剂后喷入到实验舱体（1）内；
烟雾探测系统（3），安装于实验舱体（1）内部，用于对实验舱体（1）内电池火灾的各种信号进行探测与报警，同时将信号数据实时传输至舱体外部电脑设备；
数据采集系统（5），耦接于烟雾探测系统（3）和灭火剂喷口（2），以采集灭火数据和信号数据，后对采集到的灭火数据和信号数据进行处理；
灭火控制系统（6），与灭火剂喷口（2）、烟雾探测系统（3）和数据采集系统（5）联动，以根据数据采集系统（5）的处理结果对灭火剂喷口（2）进行控制。
2.根据权利要求1所述的新能源电池灭火实验平台，其特征在于：所述灭火剂喷口（2）包括喷口底座（21）和旋转喷口（22），所述旋转喷口（22）可旋转的安装在喷口底座（21）上，所述喷口底座（21）固定在实验舱体（1）的内侧壁上，所述喷口底座（21）内开设有喷出通道（23），所述喷出通道（23）连接旋转喷口（22）和灭火剂储罐（4）。
3.根据权利要求2所述的新能源电池灭火实验平台，其特征在于：所述旋转喷口（22）包括喷口盖（221）和喷出管道（222），所述喷口盖（221）呈中空的半球形，所述喷出管道（222）一端连接至喷出通道（23），另一端弯曲延伸固定到喷口盖（221）的侧壁上，并连通至外界，所述喷口盖（221）朝向喷口底座（21）的一端同轴固定有内齿环（223），所述喷口底座（21）朝向喷口盖（221）的一侧固定有驱动电机（212），该驱动电机（212）的转轴上同轴套接有驱动齿轮（213），所述驱动齿轮（213）与内齿环（223）啮合，所述喷口底座（21）朝向喷口盖（221）的一侧开设有环形的轨道槽（211），所述喷口盖（221）的端部上同轴固定有轨道沿（2211），所述轨道沿（2211）嵌入到轨道槽（211）内，以将喷口盖（221）可旋转的安装到喷口底座（21）上。
4.根据权利要求3所述的新能源电池灭火实验平台，其特征在于：所述喷口盖（221）的内侧壁上固定有阀门底座（224），该阀门底座（224）上设有伸缩杆（225），所述喷出管道（222）为软性管道结构，所述伸缩杆（225）的端部固定至喷出管道（222）的管道壁上，所述喷口盖（221）的内侧壁上固定有固定杆（226），该固定杆（226）的一端固定在喷口盖（221）的内侧壁上，另一端连接至喷出管道（222），并与伸缩杆（225）相对设置，与伸缩杆（225）配合改变喷出管道（222）的管道空间。
5.根据权利要求4所述的新能源电池灭火实验平台，其特征在于：所述伸缩杆（225）为伸缩电机。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的新能源电池灭火实验平台，其特征在于：所述烟雾探测系统（3）包括温度探测器、烟颗粒探测器和燃烧气体探测器，以探测实验舱体（1）内的温度、烟雾颗粒和燃烧气体。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的新能源电池灭火实验平台，其特征在于：所述灭火剂储罐（4）设有多个，且每个储罐所储存的灭火剂种类互不相同，所述灭火剂喷口（2）通过可拆卸管道与灭火剂储罐（4）连接。
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说 明 书新能源电池灭火实验平台
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技术领域
[0001]本发明涉及一种实验平台，更具体的说是涉及一种新能源电池灭火实验平台。背景技术
[0002]伴随着新能源动力锂电池技术的不断发展和应用，其安全性问题也日益突现。据美国联邦航空局统计，1991年至2018年3月间有191起有电池（绝大多数是锂电池）引发的火灾、冒烟、高温或爆炸航空事故，其中包括多起坠机事件。锂电池火灾的危险性和控制扑灭难度远高于一般火灾，其产生的高温爆炸以及释放气体，在飞机的任何部位发生火灾事故，都会严重威胁其内部灭火系统及通风系统。
[0003]但现如今没有针对锂电池火灾的有效灭火方式，同时也没有针对锂电池火灾灭火研究的相关实验平台，针对于此，本专利设计一款专门研究锂电池火灾灭火机理及灭火效能的实验平台。实现对不同种类锂电池火灾与不同种类灭火剂作用的机理研究，同时也可以实现对不同灭火剂在不同施加方式作用下的灭火效能，达到最佳灭火剂与最佳灭火方式刷选的研究。
发明内容
[0004]针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种搭建更为先进的电池灭火系统综合灭火效能研究实验平台，可以实现对锂电池火灾灭火的小型微观机理研究实验及中大型工程应用验证实验。[0005]为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种新能源电池灭火实验平台，包括：
实验舱体，以提供锂电池的实验空间；灭火剂喷口，该灭火剂喷口安装在实验舱体的内侧壁上，并连接有灭火剂储罐，以接收灭火剂储罐输出的灭火剂后喷入到实验舱体内；
烟雾探测系统，安装于实验舱体内部，用于对实验舱体内电池火灾的各种信号进行探测与报警，同时将信号数据实时传输至舱体外部电脑设备；
数据采集系统，耦接于烟雾探测系统和灭火剂喷口，以采集灭火数据和信号数据，后对采集到的灭火数据和信号数据进行处理；
灭火控制系统，与灭火剂喷口、烟雾探测系统和数据采集系统联动，以根据数据采集系统的处理结果对灭火剂喷口进行控制。[0006]作为本发明的进一步改进，所述灭火剂喷口包括喷口底座和旋转喷口，所述旋转喷口可旋转的安装在喷口底座上，所述喷口底座固定在实验舱体的内侧壁上，所述喷口底座内开设有喷出通道，所述喷出通道连接旋转喷口和灭火剂储罐。[0007]作为本发明的进一步改进，所述旋转喷口包括喷口盖和喷出管道，所述喷口盖呈中空的半球形，所述喷出管道一端连接至喷出通道，另一端弯曲延伸固定到喷口盖的侧壁上，并连通至外界，所述喷口盖朝向喷口底座的一端同轴固定有内齿环，所述喷口底座朝向
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喷口盖的一侧固定有驱动电机，该驱动电机的转轴上同轴套接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与内齿环啮合，所述喷口底座朝向喷口盖的一侧开设有环形的轨道槽，所述喷口盖的端部上同轴固定有轨道沿，所述轨道沿嵌入到轨道槽内，以将喷口盖可旋转的安装到喷口底座上。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述喷口盖的内侧壁上固定有阀门底座，该阀门底座上设有伸缩杆，所述喷出管道为软性管道结构，所述伸缩杆的端部固定至喷出管道的管道壁上，所述喷口盖的内侧壁上固定有固定杆，该固定杆的一端固定在喷口盖的内侧壁上，另一端连接至喷出管道，并与伸缩杆相对设置，与伸缩杆配合改变喷出管道的管道空间。[0009]作为本发明的进一步改进，所述伸缩杆为伸缩电机。[0010]作为本发明的进一步改进，所述烟雾探测系统包括温度探测器、烟颗粒探测器和燃烧气体探测器，以探测实验舱体内的温度、烟雾颗粒和燃烧气体。[0011]作为本发明的进一步改进，所述灭火剂储罐设有多个，且每个储罐所储存的灭火剂种类互不相同，所述灭火剂喷口通过可拆卸管道与灭火剂储罐连接。[0012]本发明的有益效果，可实现对锂电池不同类型火灾大规模、小尺度、深层火灾灭火机理与灭火效能的研究。
[0013]可实现多种灭火剂气体类、液体类、固体类的集成，在一个实验平台实现不同种类灭火剂对锂电池火灾灭火效能灭火机理的研究。[0014]可实现灭火剂不同施加方式的研究，通过控制舱内部不同种类及不同位置灭火剂喷射口的控制，研究各类灭火剂不同释放方式的灭火有效性，为寻找最佳灭火方式的研究提供可能性。
[0015]弥补现如今锂电池热灾害灭火综合研究实验平台的空缺，在今后的不断研究使用过程中进行不断改进，使其功能更加丰富，优化更加合理，不断成为锂电池热灾害灭火研究的标准实验平台。
附图说明
[0016]图1为本发明的新能源电池灭火实验平台的主视图；
图2为本发明的新能源电池灭火实验平台的俯视图；图3为图1中灭火剂喷口的结构示意图；图4为图3中旋转喷口的结构示意图；图5为图3中喷口底座的结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。[0018]参照图1至3所示，本实施例的一种新能源电池灭火实验平台，包括：
实验舱体1，以提供锂电池的实验空间；灭火剂喷口2，该灭火剂喷口2安装在实验舱体1的内侧壁上，并连接有灭火剂储罐4，以接收灭火剂储罐4输出的灭火剂后喷入到实验舱体1内；
烟雾探测系统3，安装于实验舱体1内部，用于对实验舱体1内电池火灾的各种信号进行探测与报警，同时将信号数据实时传输至舱体外部电脑设备；
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数据采集系统5，耦接于烟雾探测系统3和灭火剂喷口2，以采集灭火数据和信号数据，后对采集到的灭火数据和信号数据进行处理；
灭火控制系统6，与灭火剂喷口2、烟雾探测系统3和数据采集系统5联动，以根据数据采集系统5的处理结果对灭火剂喷口2进行控制，在在使用本实施例的实验平台的过程中，只需要将锂电池设置在实验舱体1内，然后进行触发燃烧即可，便可有效的进行实现对于锂电池不同类型的火灾灭火机理与灭火效能的研究，同时还可实现灭火剂不同施加方式的研究，通过控制舱内部不同种类及不同位置灭火剂喷射口的控制，研究各类灭火剂不同释放方式的灭火有效性，为寻找最佳灭火方式的研究提供可能性，本实施例中的实验舱体1尺寸为4m×2m×2m，为耐压不锈钢结构，可以承受一定的压力，避免燃烧热胀冷缩以及灭火剂释放给舱体带来的压力形变，灭火剂喷口2则是设有多个分别排布在舱体的顶部、底部、四周等位置，同时通过灭火控制系统6可以实现对不同位置灭火剂喷口的开关控制。灭火剂喷口2可分为强释放、缓慢释放喷口。通过不同位置、不同种类灭火剂喷口的控制实现对灭火剂释放形式及释放位置的有效研究比重比空气重的灭火剂从顶部释放、比空气轻的从底部释放。
[0019]作为改进的一种具体实施方式，所述灭火剂喷口2包括喷口底座21和旋转喷口22，所述旋转喷口22可旋转的安装在喷口底座21上，所述喷口底座21固定在实验舱体1的内侧壁上，所述喷口底座21内开设有喷出通道23，所述喷出通道23连接旋转喷口22和灭火剂储罐4，通过将灭火剂喷口2设置成喷口底座21和旋转喷口22的方式，可通过旋转喷口22的旋转作用，实现改变灭火剂的喷射方向，进而实现对于灭火剂释放位置的改变，如此相比于上述现有技术中采用设置多个灭火剂喷口2来实现多个释放位置的方式，所采用的灭火剂喷口2的数量可大大降低，节约整体实验平台的制作成本。[0020]作为改进的一种具体实施方式，所述旋转喷口22包括喷口盖221和喷出管道222，所述喷口盖221呈中空的半球形，所述喷出管道222一端连接至喷出通道23，另一端弯曲延伸固定到喷口盖221的侧壁上，并连通至外界，所述喷口盖221朝向喷口底座21的一端同轴固定有内齿环223，所述喷口底座21朝向喷口盖221的一侧固定有驱动电机212，该驱动电机212的转轴上同轴套接有驱动齿轮213，所述驱动齿轮213与内齿环223啮合，所述喷口底座21朝向喷口盖221的一侧开设有环形的轨道槽211，所述喷口盖221的端部上同轴固定有轨道沿2211，所述轨道沿2211嵌入到轨道槽211内，以将喷口盖221可旋转的安装到喷口底座21上，通过喷口盖221和喷出管道222的组合设置，便可有效的构成一个可旋转的喷口结构，而且采用的内齿环223和驱动电机212以及驱动齿轮213的组合作用，便可有效的通过驱动齿轮213便可有效实现驱动内齿环223带着喷口盖221旋转了，其中本实施例中的喷出管道222与喷出通道23之间的连接采用类似机械密封件结构的方式连接，以实现可相对旋转的同时，还具有足够的密封性，以此便可简单有效的实现一个喷口可旋转的效果，且整体结构简单，容易实现。
[0021]作为改进的一种具体实施方式，所述喷口盖221的内侧壁上固定有阀门底座224，该阀门底座224上设有伸缩杆225，所述喷出管道222为软性管道结构，所述伸缩杆225的端部固定至喷出管道222的管道壁上，所述喷口盖221的内侧壁上固定有固定杆226，该固定杆226的一端固定在喷口盖221的内侧壁上，另一端连接至喷出管道222，并与伸缩杆225相对设置，与伸缩杆225配合改变喷出管道222的管道空间，通过上述结构的设置，便可实现改变
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喷出管道222的管道空间的效果，如此可实现阀门作用的同时还可利用伸缩杆225反复伸缩的方式实现对于喷出的灭火剂进行阶段性喷出的操作，进一步的增加了灭火剂释放方式，增加了实验内容，且整体结构简单，同时也不需要改动灭火控制系统6的内部程序，大大的降低了整体实验平台的制作成本。
[0022]作为改进的一种具体实施方式，所述伸缩杆225为伸缩电机，通过将伸缩杆225设置成伸缩电机的方式，可实现直接受灭火控制系统6控制，简化整体的结构。[0023]作为改进的一种具体实施方式，所述烟雾探测系统3包括温度探测器、烟颗粒探测器和燃烧气体探测器，以探测实验舱体1内的温度、烟雾颗粒和燃烧气体，通过上述结构可探测实验舱体1内的多种参数，实现对于锂电池燃烧的过程中的各个参数进行采集。[0024]作为改进的一种具体实施方式，所述灭火剂储罐4设有多个，且每个储罐所储存的灭火剂种类互不相同，所述灭火剂喷口2通过可拆卸管道与灭火剂储罐4连接，可实现灭火剂不同施加方式的研究，通过控制舱内部不同种类及不同位置灭火剂喷口2的控制，研究各类灭火剂不同释放方式的灭火有效性，为寻找最佳灭火方式的研究提供可能性，多种灭火剂例如细水雾、七氟丙烷、二溴三氟丙烯、气溶胶、ABC干粉、哈龙系列灭火剂、全氟己酮和CO2等。
[0025]综上所述，本实施例的实验平台，通过实验舱体1、灭火剂喷口2、烟雾探测系统3、数据采集系统5、灭火剂储罐4和灭火控制系统6的组合设置，便可有效的构成一个可进行多种锂电池燃烧实验的实验平台。
[0026]以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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