UL 9540A طريقة الاختبار لتقييم انتشار النار الحرارية في البطارية

مقدمة
ينطبق على الكمية الإجمالية من الحرارة التي يتم إطلاقها من بطارية الليثيوم الواحدة 21700 أثناء الاحتراق ؛ الخلايا الفردية تبلغ قطرها 48 مم وارتفاعها 80 مم. 21700-5500mAh 3.6V/4.2V 19.8Wh.

المبدأ

تم تصميمه على أساس استهلاك الأكسجين الذي يتم احتسابه من تركيز الأكسجين في تيار غازات منتجات الاحتراق ومعدل إطلاق الحرارة أثناء منتجات الاحتراق.يمكن للجهاز قياس معدل إطلاق الحرارة بدقة أثناء احتراق بطارية الليثيوم الواحدة 21700.

التطبيق
المنتجات الكهربائية والإلكترونية
مكونات وملحقات الأجهزة المنزلية

المعايير

1. Refer to UL9540A "Test Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Energy Storage Systems to evaluate the test method of thermal runaway fire propagation in battery energy storage systems" standard design;
2الرجوع إلى معيار GB/T16172-2007 و ISO5660-1:2002 "طريقة الاختبار لمعدل إطلاق الحرارة في مواد البناء".

الخصائص

1يتبنى جزء التحكم تحكم الكمبيوتر الصناعي المدمج ، وتعتمد جمع الإشارة ومعالجتها بطاقة لوحة عالية الدقة 16 بت ، ويمكن أن يصل مستوى الدقة إلى واحد في المائة ،أداء مستقر، إمكانية تكرار جيدة.
2واجهة التحكم بالحاسوب: استخدام معدات عالية الجودة وبرمجيات تطوير المهنية للأجهزة (Labview) ، واجهة صارمة، درجة عالية من الأتمتة،تم دمج جميع الإجراءات والعمليات المرهقة في الحاسوب، سرعة الاستجابة سريعة جداً، سهلة التشغيل، واجهة سهلة الاستخدام، التشغيل الواضح.
3برنامج التشغيل: واجهة ويندوز xp، أسلوب Labview، آليات أمنية مثالية. بيانات مخرجات الكمبيوتر لمعدل إطلاق حرارة الاحتراق، إجمالي إطلاق الحرارة، تركيز الدخان.عرض تدفق الحرارة في الوقت الحقيقي - منحنى الزمن، معدل الإفراز الحراري الإجمالي - منحنى الزمن، إنتاج الدخان خلال الاختبار.
4لدينا العديد من المعاهد البحثية ووحدات البحث العلمي للتعاون معها، مثل: معهد سيشوان للبحوث الحرائق لوزارة إدارة الطوارئ،معهد أبحاث الطاقة الكهربائية للشبكة الحكومية وما إلى ذلك.

المعلمات التقنية

1هيكل الصندوق:يمكن تصميم مربع الاختبار والتحكم عن طريق مزيج من الخزانات التحليلية، الخزانات التحليلية وخزانات التشغيل التجريبي.يتم تثبيت الجزء العلوي من منصة الاختبار مع نافذة مراقبة من الزجاج المقاوم كشاشة وقائية، وأسفل نافذة المراقبة فارغة كمنفذ تخفيف الضغط لمنع انفجار الغاز.
 

2مصدر إطلاق العينة:
مفعل التسخين الخارجي:
2التكوين: مصدر ضغط ثابت + تكوين التدفئة الكهربائية.
مصدر الضغط الثابت: الطاقة 0 ~ 5kW قابلة للتعديل باستمرار.
4الصفيحة الحرارية الكهربائية: 5kw تسخين الصفيحة الحرارية الكهربائية.
5مواصفات لوحة التدفئة الكهربائية: الطول 150mm، العرض 100mm.
6إطار مضاد للانفجار 10 ملم صفيحة فولاذية، المواصفات 200 ملم * 200 ملم.
وضع التحكم: التحكم في السخان الكهربائي من خلال مصدر ضغط ثابت لتحقيق العينة التدفئة الخارجية التي أدت إلى الهروب الحراري.
8وضع تثبيت جهاز تشغيل التدفئة: يجب أن يكون سطح التدفئة للجهاز التدفئة في اتصال مباشر مع سطح مونومر البطارية.
 

3.شاشة شحن البطارية الليثيوم
1جهد الشحن الزائد: 0 ~ 10 فولت قابلة للتعديل.
2جهد الشحن الزائد: 30A؛
طاقة الشحن الزائدة: 300 فولت
4إطار مضاد للانفجار: صفيحة فولاذية 10 ملم، المواصفات 200 ملم * 200 ملم.
 

4نظام التجميع والقياس والتحكم:
1التكوين: بواسطة غطاء التجميع، أنبوب الدخان، مروحة إخراج الدخان، لوحة فتحة الوقود وجهاز قياس سرعة الهواء تحت الضغط التفاضلي،جهاز قياس درجة حرارة غازات الدخان، إشارة درجة حرارة الدخان إلى برنامج التحكم الرئيسي للمشاركة في النتائج التجريبية لحساب البيانات، ويتم وضع جهاز تصريف الدخان في الجزء العلوي من الخزانة.
2المروحة المحورية: سرعة الرياح قابلة للتعديل، في ظروف درجة الحرارة والضغط القياسية، يمكن أن يجعل نظام العادم حجم العادم (غ / ث): 0 ~ 50، الدقة (غ / ث): أقل من 0.1.
غطاء التجميع: جسد مخروط، فم جمع الدخان بمساحة 450mm × 450mm، على مربع 150mm × 150mm، وارتفاع إجمالي 350mm،الجزء السفلي من غطاء جمع الدخان والمسافة من سطح العينة لـ (210 ± 50) ملم
4مقياس تدفق الصفيحة المفتوحة: استخدام مخرج رقمي عالي الدقة ، مخرج إشارة الجهد من 0-10 فولت من خلال تحويل وحدة سرعة الصفيحة I / 0 ،مباشرة من الكمبيوتر للسيطرة على تدفقها.
5 لوحة فتحة التدفق: في غطاء جمع الدخان والأنبوب المدخول مجهز بشريحة فتحة التدفق ذات قطر داخلي (57 ± 3) ملم.من أجل توحيد مكونات تدفق الغاز;
6يتم جمع الغاز باستخدام عينة حلقة، مثبتة في غطاء جمع (685 ± 15) ملم داخل قناة امتصاص المروحة. عينة الحلقة لديها 12 فتحة صغيرة قطرها (2.2 ± 0.1) ملم.لتجانس مكونات تيار الغاز، تكون الثقوب في الاتجاه المعاكس لتدفق الغاز لتجنب ترسب العود.
7قياس درجة حرارة تدفق الهواء؛ يتم قياسها بواسطة تسرب حراري كهربائي مدرع قطره الخارجي 1.5 ملم. يتم تثبيته في أعلى تيار جهاز قياس تدفق صفيحة فتحة (100 ± 5) ملم،موقع محور أنبوب العادم.
8أنابيب العادم: مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، قطر الأنابيب 114mm، طول حوالي: 1500mm، مجهزة بمروحة، أجهزة قياس التدفق، أجهزة استشعار، وما إلى ذلك.بعد الانتهاء من الاختبار، يمكن تفريغ منتجات الاحتراق من غرفة الاحتراق إلى الغلاف الجوي. يتم ضبط أداء التهوية وفقًا لمتطلبات الاختبار ،وينبغي أن يقتصر معدل تدفق الهواء على نطاق معين لضمان دقة نتائج الاختبار.

                                               جمع، أنظمة القياس

5جهاز لجمع العينات والمعالجة المسبقة للغاز:
1 يتكون جهاز جمع العينات والمعالجة المسبقة للغاز من عينة حلقة، نظام تصفية، مضخة امتصاص، مكثف ومكونات أخرى.
عينة حلقية عينة حلقية مثبتة في أنبوب العادم ومركزية مع الأنابيب، مع جهاز تدفق الهواء المتجانس.
تصفية ثلاثية المراحل، مع مقاومة درجات الحرارة العالية، والحمض والقليات والآكسدة المقاومة، ودقة تصفية لا تقل عن 0.45 ~ 50um؛
4تركيب غطاء المرشح باستخدام هيكل سهل التثبيت والتفكيك؛ جهاز تصفية ثانوي مع وظيفة تصريف مرشح حماية الهواء،الفصل الموثوق به للمواد الصلبة الموجودة في الغاز، دقة التصفية لا تقل عن 0.2mm-20mm؛ جهاز تصفية ثالثي لتصفية الماء في غاز العينة بعد التبريد.أسطوانة المرشح من السهل تفكيك واستبدال وسط المرشح;
5تعتمد مضخة فراغ لاستخراج غاز العينة، مضخة الفراغ لديها ضوضاء منخفضة وهزة صغيرة، ومعدل تدفق الضخ هو 36L/min، والضغط القصوى في المخرج هو 7KG.
6مجهزة بمكثف تبريد ضغط: درجة حرارة نقطة الندى من 0 ~ 5 °C.
7مجهزة بمضخة الحجاب الحاجز الألمانية KNF المستوردة، مع معدل تدفق 33 لتر/دقيقة، فراغ: 700 ملم زئبق، ضغط: 2.5 بار.
8 أنابيب غاز العينة مجهزة بنظام التنظيف الذاتي، بعد الانتهاء من التجربة يمكن تعيين عكس تنفيس أنابيب غاز العينة النظيفة.
 

6.معايرة المحرق ونظام إمدادات الغاز:
تم تجهيزه بأنبوبات نحاسية، وما إلى ذلك كمحرق للتعديل، ويستخدم المحرق جهاز ملء الألياف والفلتر لتوسيع الغاز القابل للاشتعال والحرق بالتساوي.
2نظام إمدادات غاز الحارق للتعديل للمراقبين، ومقاييس الضغط، و MFC، وما إلى ذلك لتحديد يمكن أن توفر مصدر ثابت للغاز للاحتراق. مجموعة MFC من 10L / min، ودقة ± 1٪ F.S.خطي ± 0.5 ٪ F.S، وقت الاستجابة ≤ 2 ثانية.
3يمكن تعليق محرق المعايرة وتثبيته تحت مخروط الإشعاع عن طريق مصراع من نوع العصابة، مما يتطلب سهولة التشغيل وتحديد الموقع الدقيق.
4من أجل معايرة استجابة نظام الاختبار بأكمله، يتم استخدام أنبوب نحاسي مع فتحة مربعة ومقطع عرض مربع كحارق معايرة.يتم قطع ثقب بمساحة (500±100) mm2 في المعدن على شكل حديقة، يتم تغطية الفتحة بشبكة سلكية من أجل نشر الغاز ، ويتم ملء الأنبوب بألياف السيراميك من أجل زيادة تكافل تدفق الغاز.

تحليل الأكسجين (O2): ألمانيا (سيمنز) SIEMENS، نوع paramagnetic.

a. نطاق القياس: (0-25)٪.

b.مخرج الإشارة: 4-20mA؛

(ج) القرار 100 × 10-6

الرطوبة النسبية: < 90% (لا توتر)

e. انحراف الخطية: < ± 0.1% O2

f. صفر الانجراف: ≤0.5٪/شهر.

g.التحرك في النطاق: ≤0.5%/شهر

h.وقت معالجة الإشارة الداخلية أقل من 1 ثانية.

j.وقت الاستجابة: T90 <5 ثانية

k.التكرار: < ± 0.02٪ O2؛

الشاشة المحلية: شاشة LCD ذات الكريستال السائل (مع الضوء الخلفي)

m.مخرجات التناظرية: 420mA 750Ω

n.درجة حرارة المحيط: 5 °C ~ +45 °C؛ إمدادات الطاقة: 220VAC ± 10٪، 50 ~ 60Hz.

o.التحرك الضوضاء للمحلل في غضون 30 دقيقة لا يزيد عن 0.01 ٪ ؛ دقة مخرجات جمع البيانات أفضل من 0.01 ٪ ؛

7.محلل ثاني أكسيد الكربون (CO2): من أصل ألمانيا AGM أجهزة الاستشعار غير التمييزية (NDIR) وحدة الاستشعار تحت الحمراء:

1) مبدأ القياس: NDIR الأشعة تحت الحمراء غير التمييزية ، طول موجة مزدوج ، شعاع واحد.

2) نطاق القياس: 0-10%

3) وقت الاستجابة: ≤6s.

4)دقة: كامل المقياس ± 2% FS

5) الاستقرار: كامل المقياس ± 2% FS (أكثر من 12 شهرًا)

6) التكرار: ± 0.2٪ (في نقطة الصفر) ، 1٪ (في غاز العينة)

7) الحد الأدنى لقيمة الكشف: < 1% FS من المقياس الكامل

8)خطأ الخطية: < 2%FS من المقياس الكامل

9) مراقبة الحالة / الخطأ: شاشة LED ذات لونين

10) حالة الخروج / عيب: +5 فولت HCMOS على وصلة 34 دبوس

11) مخرجات تشبيهية: 420mA 750Ω

12) درجة حرارة البيئة: 5°C+45°C

(13) إمدادات الطاقة: 220VAC ± 10٪، 50 ~ 60Hz 5000W

(14) 30min تحليل ضوضاء الانجراف ليست أكثر من 100 × 10-6

8محلل ثاني أكسيد الكربون CO: من أصل ألمانيا AGM Sensors Module Sensor Non Discriminating Infrared (NDIR): (اختياري)

1) نطاق القياس: 0 ٪.

2) وقت الاستجابة: <6 ثانية

3) قابلية التكرار: 0. 1 ppm

4) زيادة الصفر: ≤2%/أسبوع

5) تحوّل النطاق: ≤2%/أسبوع

6) الانحراف الخطي: < ± 1٪

9المحلل في معدل تدفق الغاز من 3.5L / min ، ومواد الدورة الغازية مجهزة بقياس تدفق لمنع زيادة في الحمل على تلف المحلل ؛ نطاق قياس تدفق من 0.5 ~ 5L / min ؛مجهزة بجهاز تحويل متناثر لإفراغ الغاز الزائد.

10واجهة المعايرة مخصصة لمعايرة أجهزة استشعار غاز محلل الغاز.

11نظام قياس كثافة الدخان:

يقع نظام قياس كثافة الدخان في أنبوب العادم بالقرب من نهاية مروحة العادم ، بواسطة جهاز إطلاق مصدر الضوء ، آلية تصحيح ، جهاز قياس درجة الحرارة ، إلخ.عملية القياس بسبب تراكم غبار الدخان، يجب أن لا يتم تقليل مرور الضوء بأكثر من 5٪.

13مصدر الضوء:

جهاز مصدر الضوء هو ليزر الهيليوم النيون الذي يمكن أن ينتج مصدر ضوء أحمر بطول موجة طيفي 632.8 نانومتر وتقطيب عشوائي لاختبار تركيز الدخان.خطية جهاز التحكم في الطرف المتلقي لمصدر الضوء ≥ 99.8 ٪، وعدم الاستقرار < 0.1 ٪

تم تصميم قناة مصدر الضوء بآلية معايرة يمكنها تصحيح 100% و 0% من استقبال مصدر الضوء.يتم تثبيت حرارة على جانب واحد من عنصر الضوء لقياس درجة حرارة الدخان، وتوفير إشارات إلى برنامج التحكم الرئيسي للمشاركة في حساب بيانات النتائج التجريبية.

14العدسة:

العدسة المنحدرة التي يبلغ قطرها 50 ملم وطولها التركيزي 60 ملم، بحيث يكون القطر المتوازي عبر أنبوب العادم 30 ملم في القطر.

15عنصر استقبال كهربائي:

اليابان يستخدم عنصر الصور الكهربائية من السيليكون أحادي البلورات Hamamatsu لتحديد كثافة الدخان من خلال تغيير كثافة شعاع الضوء المستقبل،ويجب أن لا يكون دقة قياس كثافة الضوء أقل من ± 5 ٪.

16. يجب أن لا يكون دقة وظيفة القياسية للألوان في كاشف النظام البصري أقل من ± 5 ٪ ، وأن تكون خطية الإخراج ضمن 5 ٪ ؛

17يتم تثبيت مقياس كثافة الدخان البصري في موقف توزيع متساوي للدخان في أنبوب العادم ، يمكن أن يمر شعاع الضوء عبر أنبوب العادم عمودياً ،لا يؤثر تركيب مقياس كثافة الدخان البصري على قياس السرعة واتخاذ العينات.، النافذة الزجاجية لمقياس كثافة الدخان البصري مصنوعة من الكوارت

18نظام التحكم:
1وضع واجهة التحكم بالحاسوب: استخدام الحاسوب + تحكم البرمجيات المهنية، التشغيل الموجه، سهلة التشغيل آمنة وموثوقة،تم دمج جميع الإجراءات والعمليات المرهقة في الحاسوب، سرعة الاستجابة سريعة جداً، سهلة التشغيل، واجهة سهلة الاستخدام، التشغيل الواضح.
2يعتمد البرنامج برنامج LabeView، وهو برنامج تطوير خاص للأدوات والمعدات، وبطاقة تحكم لاكتساب البيانات؛ يمكنه عرض بيانات الاختبار في الوقت الحقيقي أثناء اختبار التحكم،وتحقيق حسابات البيانات التلقائية، اكتساب ومعالجة، حفظ البيانات وإخراج تقارير التجريب ونتائج القياس.البساطة والتشغيل البديهيمما يجعل نتائج الاختبار أكثر دقة.
3المعدات المدمجة في التمرين المسبق وإجراءات التمرين العمل، يمكن أن تكون مريحة لوزن دقة المعدات، مخروط الإشعاع تحت درجة حرارة مخروط الإشعاع المختلفة،تصحيح صفر للدائرة البصرية، محلل كل معايرة دقة المستشعرات.
4يمكن إعداد أنماط معايرة أجهزة الاستشعار الفردية، بما في ذلك معايرة نقطة واحدة أو نقطة مزدوجة لمحلل الأكسجين، محلل ثاني أكسيد الكربون، محلل أول أكسيد الكربون،محول ضغط صغير متفرق، نظام قياس كثافة الدخان، جهاز الوزن، تحكم تدفق الكتلة، للحصول على أفضل خطية؛
معايير 5C: إن انحراف عامل C من معايير اثنين لا يزيد عن 5٪ ، وتعمل المعدات بشكل مستقر بعد المعايير ، مما يضمن نتائج القياس الحقيقية والموثوقة.
6واجهة فحص الحالة، والتي يمكن الحصول على حالة عمل كل عنصر من أجهزة الاستشعار في لمحة واحدة؛ فإنه يمكن تسجيل قيم العمل من كل جهاز استشعار،بما في ذلك جهاز استشعار الضغط الدقيق، درجة حرارة المدخنة، محلل الأكسجين، محلل ثاني أكسيد الكربون، ومحلل أول أكسيد الكربون. نموذج التقرير هو في تنسيق EXCELL، والتي يمكن عرض وضعيات القيمة الرسومية والرقمية.
7يمكن قياس خصائص المواد مباشرة بما في ذلك معدل إطلاق الحرارة، وقت الإشعال، حرارة الإشعال، معدل فقدان الكتلة، معدل إطلاق الدخان، الحرارة الفعالة للاحتراق، توليد ثاني أكسيد الكربون، ثاني أكسيد الكربون، الخ.;إصدار بيانات الاختبار ، يمكن حفظها وطباعتها ؛ مع ميزات قوية ، وخاصة يمكن مقارنتها مع منحنيات متعددة ،يمكنك أن تقارن بشكل بديهي الفرق بين خصائص احتراق المواد.
نظام الاستحواذ 8 يمكن جمع وتسجيل تركيز الأكسجين، درجة الحرارة، ومعدل إطلاق الحرارة، ومدق تدفق لوحة فتحة، والشباب الحرارية، ومعدل تدفق غاز الدخان الساخنوقت إشعال العينة ووقت إطفائها، استهلاك الأكسجين الإجمالي، معدل فقدان الكتلة، الإفراج عن الحرارة الإجمالي، توليد ثاني أكسيد الكربون وتوليد منحنيات أول أكسيد الكربون، كل عملية المنحنيات الكمية والبيانات في الوقت الحقيقي.يمكن حفظها وطباعتها.
9نظام الإشعال: مولد شرارة عالية الجهد مع جهاز قطع الأمان، إشعال تلقائي عالية الجهد، وضع تلقائي، العينة في منصة الاحتراق بواسطة إشعال المحرك،سرعة الإشعال سريعة، يمكن أن تضمن دقة نتائج الاختبار.

صفحة تشغيل البرنامج