電池熱特性測定システム

一、適用範囲：

電池熱特性測定システム電池単体が燃焼時に放出熱の総量を測定するのに適している、円筒、軟包、角形ハードケースなどの各タイプの容量が300 Ah以下の電池単体サンプルを満たすことができる。

燃焼生成物ガス流中の酸素濃度から算出された酸素消費量及び燃焼生成物時の熱放出速度を設計原理とする。材料の熱放出速度も材料燃焼性能において最も重要なパラメータである。この装置は材料燃焼中の熱放出速度を比較的正確に測定することができる。この計器のテストは便利で正確で、火災の危害及び難燃防止処理の予測に極めて重要である。

この機器は非標準的にカスタマイズされています。

二、参考基準：

2.1 GB/T 27904-2011「火炎引火家具と部品の燃焼性能試験方法」基準を参考する、

2.2 GB/T 25207-2010「火災試験表面製品の実体部屋火試験方法」とISO 9705.1 ~ 2：2016標準を参考する

2.3 GB/T 38031-2020「電気自動車用動力蓄電池の安全要求」基準を参考する。

2.4 GB 31241-2014「携帯型電子製品用リチウムイオン電池と電池パックの安全要求、

2.5及び比亜迪（BYD）『ブレード電池の安全要求』

以上の標準設計を参考にした。

三、電池単体燃焼時の技術分析：

3.1電池単体及び比亜迪ブレード電池規格（L 905 mm、H 118 mm、W 13.5 mm）に基づき、熱放出総量を700 KWと推定する。

3.2電池燃焼時収集システム、

3.2.1燃焼時に試験期間中の燃焼により発生したすべての煙を収集することができ、サンプルは1 m×0.5 m、収集塔は3 m×4.5 mにしてこそ、効果的にすべての煙を収集することができる。標準ISO 9705.1-2016第7節によると、（GB/T 25207とISO 9705500 KW煙道ガス収集塔は3 m*3 m、米国The NIST 3 Megawatt Quantitative Heat Release Rate Facility 3 MWガス収集塔9 m*12 m）、

3.2.2収集配管（すなわち測定段）：要求直径0.4 m、長さ5 m、排煙能力3.5 m 3/sより大きい、

上記の技術要件に基づいて、私たちは次のように設計します。

四、計器の主な特徴：

4.1制御部分は埋め込み式の工業制御機を用いて制御し、信号の収集と処理は16ビットの高精度板カードを採用し、精度等級は100分の1に達することができ、性能は安定し、再現性は良い。

4.2コンピュータ制御インタフェース：高級設備と機器専門開発ソフトウェア（Labview）を採用し、インタフェースが厳格で、自動化の程度が高く、すべての煩雑なプログラムと演算はすでにコンピュータに統合されており、反応速度が非常に速く、操作が便利で、人間化インタフェース、馬鹿式操作である。

4.3操作ソフトウェア：Windows xp操作インタフェース、Labviewスタイル、完備した安全メカニズム。コンピュータ出力データは燃焼熱放出速度、総発熱量、質量損失速度、煙ガス放出速度、火炎伝播指数、CO 2生成速度、煙濃度などである。試験期間中にリアルタイムで熱流−時間曲線、質量流量−時間曲線、総熱放出率−時間曲線、二酸化炭素CO 2発生量、一酸化炭素CO発生量、煙の発生量、表面温度−時間曲線を表示した。

五、主な性能パラメータ：

5.1機械全体は試験ラック、秤量装置（品質損失）、サンプルトリガ源、排気点火装置、テーパコレクタ、排煙ダクト、測定装置、ファン、ガス分析器などから構成される。

5.2試験ラック及び秤量装置：

5.2.1試験ラック：長さ1200 mm、幅500 mm、図2参照、

5.2.2秤量装置：計量距離は50 kg、精度は1 gで、RS 485出力インタフェースを持ち、コンピュータがリアルタイムにデータを追跡し収集し、品質損失と時間の曲線を形成する、

5.2.3秤量装置は遠隔伝送信号機能を持つ、

5.2.4コンピュータが秤量装置からの信号を受信し、品質損失のリアルタイム曲線を監視、描画することができる、

5.2.5品質損失をテストする装置は耐温機能を持つ、

5.2.6電池は秤量台の上に置き、地面から127 mm±76 mm；

5.2.7秤量台は収集カバーの幾何中心の真下に位置する、

5.2.8秤量テーブルは500 mm*500 mmである。

5.3サンプルトリガ源：

5.3.1外部火炎点火トリガ源：下図参照。

5.3.1.1外部火炎点火トリガ源は標準点火器と給気システムから構成される。

5.3.1.2標準点火器ケーシングは1.0 mm鋼板を用いて溶接し、サイズ170*170*145 mm、ケーシングは金網から上下2層に分け、それぞれ玉石と砂を充填し、下層玉石の充填高さは100 mm、上層は砂と点火器上縁は平らで、砂の粒径は2-3 mm、玉石の粒径は4-8 mmである。

5.3.1.3ガス源：純度が95%以上の液状プロパンの瓶群、減圧器、安定器、測定装置及びガス輸送管などから構成される。

5.3.2外部加熱トリガ：下図参照、

5.3.2.1電気加熱板を用いて加熱し、灼熱燃焼する。その表面はセラミック金属で覆われている、

5.3.2.2規格：長さ500 mm、幅350 mm、

5.3.2.3加熱電力：3 kw、

5.3.2.4制御方式：定電圧源による電気ヒータの制御、

5.3.2.5加熱トリガ装置の取り付け位置：加熱装置の加熱面を電池セル表面に直接接触させる。

5.3.3針刺トリガ：図のように。

5.3.3.1組成：加圧装置と針先からなる、

5.3.3.2針材料：鋼材、

5.3.3.3針の直径：3 mm ~ 8 mm、

5.3.3.4針先形状：丸錘形、角度は20°~ 60°、

5.3.3.5針刺速度：0.1 mm/s ~ 10 mm/s設定可能、

5.3.3.6針刺位置と方向：電池単体の熱暴走を誘発できる位置と方向を選択する（例えば極片に垂直な方向）

5.3.3.7加圧トン数：2トン、

5.3.3.8回転機構：サーボモータ+ボールねじを採用する。

5.4排気点火装置：

5.4.1測定サンプルの熱暴走初期に排出された可燃ガスは、外部点火装置を採用する。

5.4.2点火方式：高圧点火方式を採用し、遠隔制御する、

5.4.3点火時間：1 ~ 10 s設定可能、

5.4.4点火後、この装置は自動的に火元の外に移動する。

5.5テーパ収集塔：図のように。

5.5.1電池の燃焼により発生したすべての煙を収集する、

5.5.2収集塔：底部の寸法3000*3000 mm、高さ1000 mm、底部と秤量装置の表面は150 mm、テーパコレクターの頂部は900*900*900 mm立方体で、乱流効果を増加するために、2枚の500*900 mm鋼板を用いて頂部の正方体内に取り付け、煙ガスホモミキサーを形成する。

5.6排煙ダクト：図のように。

5.6.1排ガスホモミキサーの出口に取り付け、内径は400 mm、直管段は5 Mである。

5.6.2直管段の両端に均流器を設置し、配管内のガスの流れを均一にしなければならない。

5.6.3システムの測定セクションは排気ダクトの直管セクションであり、ガス均一混合器の場所に設置しなければならない。

5.7ファン：

5.7.1排気量は15000 M 3/Hであり、パイプの排煙能力が3.5 M 3/sより大きいことを確保できる、

5.7.2ファンの排気量はインバータ制御により連続的に調整可能である、

5.7.3ファン出力：37 kw、AC 380 V。

5.8測定セグメント：

5.8.1ガス体積流量測定装置：図の通り。

5.8.1.1ガスの体積流量は双方向プローブ、差圧トランスミッタと時定数が0.1 S以下の熱電対で測定し、双方向速度測定プローブと熱電対は排煙管測定段の管断面中心に設置し、双方向速度測定プローブ構造、差圧トランスミッタは容量型を選択し、分解能は±1%Paより高く、測定範囲は0〜2000 Pa、測定誤差は0.5%未満でなければならない。

5.8.1.2体積流量の測定精度は±5%より高く、ステップ変化の応答時間（初期状態から最終状態流量までの90%）は1 Sを超えない。

5.8.2プロパン流量計：プロパン質量流量計（MFC）測定、

5.8.3ガス分析：SERVOMEX 4100ガス純度分析器

5.8.3.1酸素：

5.8.3.1.1測定範囲0-25%O 2

5.8.3.1.2測定原理：機械常磁性

5.8.3.1.3精度：<0.1%O 2

5.8.3.1.4線形度：<0.1%O 2

5.8.3.1.5反復性：<示度の0.1%

5.8.3.1.6零点ドリフト/h：＜0.002%

5.8.3.1.7レンジドリフト/h：＜0.002%

5.8.3.2二酸化炭素と一酸化炭素：

5.8.3.2.1測定範囲0－10%CO 2

5.8.3.2.2測定範囲0－1%CO

5.8.3.2.3測定原理：関連赤外線

5.8.3.2.4精度：<レンジの1%

5.8.3.2.5線形度：<レンジの1%

5.8.3.2.6反復性：<レンジの1%

5.8.3.2.7零点ドリフト/週：<レンジの2%

5.8.3.2.8レンジドリフト/日：<示度の1%

5.8.3.2.9表示：LED液晶

5.8.3.2.10アナログ出力：4ウェイ分離4-20 mA出力

5.8.3.2.11出力接点：6ウェイ電圧に依存しない単接点出力（264 VACまたは30 VDC/1.0 A）

5.8.3.2.12デジタル通信プロトコル：RS 232/RS 485 Modbus

5.8.3.2.13流量計なし、内蔵フィルタなし

5.8.3.2.14電源170-264 Vac、50 Hz

5.9ガスサンプリングシステム

5.9.1ガスサンプリングシステムはサンプリング管、二段フィルタ、凝縮器、ステンレスパイプ、サンプリングポンプ、サンプルガス分配器などから構成される。

5.9.2サンプリング管は排煙管の測定段に取り付けられ、ガスが均一に混合され、サンプリング管の吸気孔が下になり、スケールの閉塞を避ける。

5.9.3サンプリング管はステンレス鋼管を選択して製造し、ガスは分析装置に入る前に、2級濾過（1級150µ〜200µ、2級3µ）を経て、ガスサンプルを5℃以下に冷却し、サンプリング管はできるだけ短くしなければならない。

5.9.4ガスサンプルはサンプリングポンプから分析装置に送り、サンプリング過程中に油脂或いは類似物質の汚染ガスサンプルを避け、サンプリングポンプの容量は10～50 L/minで、各ガス分析器の消費量は1 L/minで、ポンプによる圧力差は約10 KPaである。

5.9.5ガスサンプルが排煙管からガス分析装置に入るまでの時間間隔は1 Sを超えてはならない。

5.10光学煙密度装置：図のように。

5.10.1光学煙密度計：光源、レンズ、光電素子などから構成され、測定中に煙の堆積により、光透過率の減少は5%を超えてはならない。

5.10.2光源：6 V、10 Wのヨウ素タングステンランプ、フィラメントの動作温度は2900±100 K、光源の給電電源精度は±2%である。

5.10.3レンズ：直径50 mmと焦点距離60 mmの凸レンズで、排煙ダクトを通過する平行光束の直径が30 MMになる。

5.10.4光電受光素子：単結晶シリコン光素子を用い、受光ビーム強度変化により煙密度を決定し、光強度の測定精度は±5%以上である。

5.10.5光学煙密度計は排煙ダクトの煙ガス分布が均一な位置に設置すべきで、光束は垂直に排煙ダクトを通過することができ、光学煙密度計の設置は速度測定及びサンプリングに影響してはならず、光学煙密度計のガラス窓は石英ガラスを選択することが望ましい。

5.10.6光受信器の測定範囲及び精度：波長範囲（350-1000）mm、利得調整可能、電圧出力6 V、制御器線形度≧99.8%、不安定度<0.1%光源受信精度0.1%

5.11データ収集：データ収集システムは酸素濃度、一酸化炭素濃度、二酸化炭素濃度、温度、煙密度、熱放出速度、品質損失などの試験データを収集し記録する、データ収集頻度とデータ処理時間は3 sに1回、

5.12画像収集：耐高温カメラを用いて試験過程を撮影する。

5.13燃焼熱較正：MFCのプロパンの質量及び熱値から算出した燃焼熱と酸素消費量原理から算出した燃焼熱に対して、両者の偏差は5%以内である

5.14 25%、50%、75%の3組のフィルタを用いて自動補正を行い、光路がフィルタを通過する光強度を計算し、計算数値とフィルタ理論値を比較し、両者の偏差は5%以内である、

5.15操作インタフェース：

六、設備配置リスト：