一种步入式温度试验装置的制作方法

本发明涉及一种步入式温度试验装置，特别是涉及一种带多种防护功能的温度试验装置，属于新能源车用动力电池检测技术领域。

背景技术

在新能源汽车的实际使用时，其工作环境会多种多样，温度高的可以达到四五十度，温度低的要零下四十多度。如果新能源汽车在设计时不考虑这些因素，汽车安全没有办法得到保证。所以各大主机厂都要求新能源电池总成必须经过型式试验中的湿热循环这一项。面对这种要求，高低温温度试验箱就产生了。

因为温度试验箱本身就是模拟电池总成在极限环境下的工作环境，所以是有安全风险的。而目前市场上的温度试验设备针对安全问题，只有温度报警。一旦检测到内部温度超过设定时，发出报警，然后再由人工去拿设备外的灭火器进行灭火，或者直接疏散。

这种设定有以下几点风险：(1)触发报警的原因单一，只有温度超高时才报警，无法及时从其他方面及时预防；(2)一旦温度报警器失效，就完全失控，没有任何的安全报警控制了；(3)报警后设备无后续措施，需要人工取灭火器，这段真空时间，经济损失会扩大。

而现有的温度试验箱中，灭火器是一个单独的个体，真正发生火灾时，步骤是这样的：(1)发现火灾；(2)找灭火器；(3)搬灭火器到温箱门口；(4)开温箱门；(5)使用灭火器灭火。这种步骤既耽误灭火时间，同时，贸然开门也是不安全的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种安全可靠的温度试验装置，当试品高温着火时，采取不同的灭火措施，减少经济损失。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种步入式温度试验装置，装置至少包括：

箱体，箱体内至少带有一个用于容纳试品的第一箱室，第一箱室的一面能够开合以供试品进出；

传感器，安装在箱体内，用于监测试品的温度与火情信息；

三级灭火系统，由灭火器灭火系统、喷淋灭火系统、浸没灭火系统组成；三级灭火系统能够根据火情信息单独或组合开闭。

进一步地，灭火器灭火系统的灭火管路布置在第一箱室内壁的左侧面、右侧面、后侧面和顶面，内壁每一面均设有至少两个朝向试品的灭火剂出口。内壁的左侧面、右侧面、后侧面的灭火管路都分为上下两层，每层带有至少两个灭火剂出口。

进一步地，喷淋灭火系统的第一喷淋管路设置在箱体顶部外，第一喷淋管路的喷淋水出口穿过箱体顶部并朝向试品。第一箱室内带有第一快捷接口；承载试品的承载装置上设有第二喷淋管路，第二喷淋管路带有第二快捷接口；第一快捷接口能够与第二快捷接口相连。第一喷淋管路中喷淋水的水压范围为0.2mpa～0.5mpa，喷淋水流量≥12m³/h。

进一步地，浸没灭火系统采用消防水浸没灭火，消防水的水压范围为0.2mpa～0.5mpa，消防水流量≥24m³/h。

进一步地，在箱体顶部设有泄压装置，泄压装置自带防护结构。

进一步地，传感器包括气压传感器、温度传感器、烟雾传感器、一氧化碳浓度传感器、碳氢化合物浓度传感器。温度传感器采集试品的表面温度以及箱体内的温度。

本发明的有益效果是：

(1)多种传感器监测火情，多级灭火防护，安全等级高，自动化程度高；

(2)灭火器灭火系统置于试验装置内部，火情产生后，第一时间参与灭火；

(3)带有双层喷淋，两台试品可同时进行试验，也可单台试验，灵活性高；

(4)火情过大时，消防水浸没整个试验装置内部与试品，避免爆炸危险。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中的温度试验装置的前上视角的结构示意图；

图2是本发明一个较佳实施例中的温度试验装置的前下视角的结构示意图；

图3是本发明一个较佳实施例中的温度试验装置的后上视角的结构示意图；

图4是本发明一个较佳实施例中的温度试验装置的内部结构示意图；

图5是本发明一个较佳实施例中的温度试验装置的电子门的结构示意图；

图6是本发明一个较佳实施例中的温度试验装置的功能模块示意图；

图7是本发明一个较佳实施例中的温度试验装置的工作流程示意图；

图8是本发明一个较佳实施例中的子母式试品承载装置的结构示意图；

图9是本发明一个较佳实施例中的温度试验装置与子母式试品承载装置配合工作的示意图。

上述各图中：

100箱体

110第一箱室

111电子门

112轨道

113泄压装置

114防护结构

115气压平衡孔

120第二箱室

130第三箱室

131小门

132显示屏

133声光报警

134灭火剂罐

210灭火管路

212灭火剂出口

220喷淋管路

221喷淋水入口

222喷淋水出口

230浸没管路

231浸没水入口

232浸没水出口

300子母车

310母车

311快捷接口

320子车

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1至图3展示的是步入式温度试验装置不同视角的结构示意图，为了观察方便，隐去了两扇电子门。装置由箱体100、安全保护系统、温湿度循环系统、加热制冷系统、电气控制系统等组成。箱体100的外部尺寸约为2240×4515×1820mm(深×宽×高)，其外壳用1mm的厚钢板，内部用1mm的304不锈钢满焊。箱体的试验温度范围为：-40℃～100℃，温度波动范围：±0.5℃。

箱体100分成三个箱室：第一箱室110、第二箱室120与第三箱室130。其中，第一箱室110是主箱室，其容积最大，尺寸约为2000×3000×1500mm(深×宽×高)。第一箱室110的外层和内层之间采用高强度pu发泡绝缘+玻璃棉保温层，保温层总厚度100mm。第一箱室110带有两扇开合式电子门111，电子门111厚度大于100mm，如图5所示。电子门111设置两个多层中空观察窗，观察窗采用真空玻璃隔热，表面覆防爆膜，能够防露、防霜、防爆。电子门111在运行时无法开门。第一箱室110底部设有轨道112，与子车320轮子配合，运送试品(电池包)从电子门111进入，容纳在第一箱室110中。

第一箱室110顶部带有与外界连通的泄压装置113，泄压装置113带有防护结构114。当第一箱室110内由于非正常工作状态导致箱内压力剧增时，泄压装置113自动打开，缓解箱内破坏性压力。防护结构114限制了泄压装置113弹起的高度。第一箱室110内有防潮防爆照明灯两盏。在第一箱室110的侧面和顶部各安装一个摄像头，监视第一箱室110内试品着火情况，视频信号接入专用的电脑。

第二箱室120位于第一箱室110旁，用于容纳温湿度循环系统、加热制冷系统、电气控制系统等，如图4所示。第三箱室130位于第二箱室120旁，灭火剂罐134放置在第三箱室130内，灭火剂罐134装满七氟丙烷灭火剂。七氟丙烷是一种以化学灭火为主兼有物理灭火作用的洁净气体化学灭火剂，它无色、无味、低毒、不导电、不污染被保护对象，不会对财物和精密设施造成损坏。因为上述特性，七氟丙烷灭火剂特别适用于电池包的灭火。第三箱室130带有小门131，门上有显示屏132，顶部有声光报警133。显示屏132和声光报警133都可用于监控并显示试验装置的工作状态，以便作业员或者系统做出反馈。

安全保护系统是本发明的重点。安全保护系统由多种传感器和三级灭火系统组成。传感器安装在箱体100内，用于检测试品的温度与火情信息。传感器包括：气压传感器、温度传感器、样品温度传感器、烟雾传感器、一氧化碳浓度传感器、碳氢化合物浓度传感器等，如图6所示。

电池包产生热失控时，会产生大量气体，内外压差超过800pa时，气压传感器发出报警。压力报警时，首先打开泄压装置113，迅速释放压力，同时，试验装置停止工作，提醒人工判定或系统自动判定进行何种灭火措施。

多通道温度传感器采集电池包表面温度和箱体内的温度。电池包在测试中温度高于温度超温保护值时，温度报警器会发出报警。此时试验装置停止工作，提醒人工判定或系统自动判定进行何种灭火措施。

电池包在泄漏情况下会产生可燃气体，可燃气体传感器(一氧化碳浓度传感器、碳氢化合物浓度传感器等)检测箱内可燃气体(co/h2/cxhx)，浓度达到报警值后发出声光报警。可燃气体报警时，试验装置停止工作，提醒人工判定或系统自动判定进行何种灭火措施。试验装置配备自动进排气装置一套，通过面板操作开关控制进行排气动作，从气压平衡孔115快速大量引进外界空气，将箱内的有害气体排出，并通过排气风管连接到实验室外。

电池包在测试中有任何烟雾产生，烟雾报警器会发出报警。此时试验装置停止工作，提醒人工判定或系统自动判定进行何种灭火措施。

针对现有试验设备在安全防护方面的局限性，这套温度试验装置配备了多重灭火机制，包括：灭火器灭火系统、喷淋灭火系统、淹没灭火系统。为了应对不同的火情，以及考虑由此带来的经济损失，三级灭火系统单独启动或者组合启动参与灭火。

电池包的特殊性是不能进水，内部的模组和电气件一旦进水就报废了。如果电池包刚开始冒烟，就直接灌水进去淹没，整个电池包就没用了，造成了更大的损失。此时采用灭火器灭火比较合适。当火势较大，灭火器已无法满足灭火要求时，采用大量喷淋水对电池包灭火降温，才是实际可行的办法，避免火情扩大导致更多损失。当火势非常大时，灭火器和喷淋都达不到迅速灭火效果，这时电池包随时可能发生爆炸。如果不去灭火，就肯定会爆炸；如果灭火，人员的安全难以保证。此时，使用启动淹没灭火，使电池包和整个箱体内充满水，避免爆炸发生。以下进一步详细描述上述三级灭火系统的结构和灭火方法：

当箱体内部的电池在测试中燃烧时，会产生高温。系统设置12个温度传感器放置在电池包表面的不同位置，任意一个温度传感器超过设定值时都会触发报警，其他报警器也会同时工作并报警。接收到报警信号(压力报警，温度报警，可燃气体，烟雾报警)后，系统可自动判定，也可人工根据实际情况选择灭火器灭火、喷淋系统灭火或浸没系统灭火。

灭火器灭火管路210布置在第一箱室110的内壁，包括内壁的左侧面、右侧面、后侧面和顶面。灭火管路210分为连通的上下两路，分别布置在内壁的上部和下部，以及顶面的一路。每一路灭火管路210在每一面都有两个朝向试品的出水口212，这样共有14个灭火剂出口212喷出灭火剂，保证试品除底面的每个面都能被喷到。灭火剂入口连通至灭火剂罐134。

当试验装置出现任意一个报警时，人工判断可直接选择系统向试验箱内喷七氟丙烷灭火剂。灭火剂灭火是难度最低的，也是成本最低的，但灭火的效果是最差的。在小火的情况下，直接使用灭火器灭火，能保留大部分的零部件，经济损失是最小的。

喷淋管路220的主体布置在箱体100外的顶上，喷淋水出口222贯通箱体100并朝向试品，喷淋水入口221连接至箱体100的背部，见图3。因为电池包有两个，分上下两层布置，在火势较大的情况下，一般没有办法用喷淋的方式将水喷至电池包各个部位，以保证不管什么部位着火，都能接到有水淋到的情况。本发明解决了这个难题，温箱内事实上有两层喷淋，每层四个喷嘴在试品上方，上层喷淋设置在第一箱室110顶壁，下层喷淋设置在承载试品的子母车300上。子母车300由母车310和子车320组成，如图8所示；第一箱室110内带有快捷接口，子车320上同样设有喷淋管路，并带有快捷接口311；两个快捷接口能够相连，子车320也可以喷出喷淋水。这样，在两个试品同时受测的状态下，它们都可以被喷淋水淋到，这是一个巧妙的设计。

当试验箱出现任意一个报警时，人工判断可直接选择系统向试验箱内通过喷淋的方法进行灭火。喷淋水是普通的生活和工作用水，喷淋灭火用水的水压0.2mpa～0.5mpa，流量≥12m³/h。喷淋灭火是难度最高的，也是实现成本较高的。火略大的情况下，使用喷淋灭火，个别零部件可能还能用，同时不会对温度箱造成损坏。喷淋管道是最初阶段就是通了水的，可以直接使用。

一旦上述方法均无法有效阻止火势，人工判断直接接通消防水灌入试验箱，将整个试验箱灌满水冷却灭火，水压0.2mpa～0.5mpa，设备进水温度≤32℃，消防水流量≥24m³/h。浸没灭火采用消防水浸没，浸没管路230比较短，浸没水入口231位于箱体100侧面，浸没水出口232位于第一箱室110背壁靠上位置，向整个第一箱室110内迅速注水。保证在极短时间内将电池包整个浸到水里，彻底解决着火和爆炸的危险。淹没管道由于涉及到消防用水，所以可以事先接好管子。采用快捷接头与消防水管连接，发生严重情况时，短时间内实现浸没，理想状态是5分钟内。浸没灭火成本是最高的。这种情况下，电池包基本报废，同时对温箱自身的传感器之类也会有很大损失。

通过上述四类报警三种灭火方式，可以杜绝电池包在高低温试验时产生的各类安全风险。需要说明的是，这并不是三个独立的系统，打开喷淋灭火时，默认灭火器灭火也会一起工作；打开淹没灭火时，喷淋和灭火器是同时都工作的，如图7所示。

温度试验装置的温湿度循环系统、加热制冷系统、电气控制系统等不是本发明的重点，不再展开阐述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。