[发明专利]一种车库内电动汽车火灾测量装置

权利要求书

1.一种车库内电动汽车火灾测量装置，其特征在于：包括用于采集车库内电动汽车火灾演化过程中火灾参数的火灾参数采集设备、用于动态记录燃烧过程的火灾监测设备、计算机、充电桩和水枪灭火机构，所述火灾监测设备与所述计算机相通讯；

所述火灾参数包括热释放速率、温度、辐射、释放气体和电动汽车质量变化；

所述火灾参数采集设备包括车辆周围温度采集机构、车辆辐射热采集机构、车辆质量采集机构、烟气采集机构；

所述火灾监测设备包括车辆燃烧热红外图像采集机构和车辆燃烧视频采集机构；

所述车辆周围温度采集机构包括：

车辆顶部温度采集单元，安装于车辆上方的车库侧壁上；

车辆内部温度采集单元，安装于车辆内部；

车辆底部温度采集单元，安装于车辆下方的车库地面上；

车辆头部温度采集单元，安装于车辆头部的车库侧壁上；

所述车辆顶部温度采集单元和所述车辆头部温度采集单元均为长度可调结构；

所述车辆内部温度采集单元为固定结构；

所述车辆底部温度采集单元为转动可调结构；

所述车辆顶部温度采集单元和所述车辆头部温度采集单元均包括呈垂直线性均匀布置于车库侧壁的多个温度测量组件，所述温度测量组件包括一端镶嵌于车库内壁的伸缩陶瓷管和经所述伸缩陶瓷管另一端穿出的热电偶；

所述伸缩陶瓷管设置有热电偶探头的一端朝向车库内电动汽车横向的中心位置延伸；

所述车辆内部温度采集单元包括布置于车库内电动汽车内座椅上的固定支架和热电偶，所述固定支架包括布置于座椅上的底座和垂直固定于所述底座顶端的垂直固定杆，所述垂直固定杆上设置有多个定位接头，所述定位接头上固定有水平陶瓷管的一端，所述水平陶瓷管的另一端穿接有热电偶；

所述车辆底部温度采集单元包括布置于车辆下方的车库地面凹槽内的底部中间温度采集组件和对称布置于所述底部中间温度采集组件两侧的车库地面凹槽内的底部侧部温度采集组件；

所述底部中间温度采集组件和所述底部侧部温度采集组件均包括一端经转轴与驱动电机连接的U型支架和一端固定于U型支架中间的伸出陶瓷管，所述驱动电机与开合控制器电性连接；

所述伸出陶瓷管的另一端穿接有热电偶；

所述U型支架的另一端与固定于凹槽内的支撑钢槽转动连接；

所述车辆辐射热采集机构包括对应电动汽车任意一侧以及前后两侧布置的辐射热流计；

所述车辆质量采集机构包括对应电动汽车的四个轮胎布置于车库地面上的质量传感器垫；

所述烟气采集机构包括烟气流速采集单元和烟气组分浓度采集单元，所述烟气流速采集单元包括分别布置于车库顶棚左右两侧和中间位置的气体流速传感器；所述烟气组分浓度采集单元包括固定于车库顶部抽气管内的气体分析仪；

所述车辆燃烧热红外图像采集机构包括对应电动汽车任意一侧以及前侧布置的红外热像仪；

所述车辆燃烧视频采集机构包括对应电动汽车前侧布置的高速摄像机；

基于车库内电动汽车火灾测量装置的方法，包括以下步骤：

S1、将车辆质量采集机构的4个质量传感器垫对应电动汽车轮胎放置于车库地面上，将电动汽车驶入车库，并使得电动汽车的4个轮胎分别停置于对应4个质量传感器垫上；而后确定实验工况，依据实验工况决定是否要对电动汽车进行充电至固定电量或让电动汽车处于充电状态；

S2、依据车辆高度，伸长车辆顶部温度采集单元和车辆头部温度采集单元的伸缩陶瓷管，而后根据测点位置调整座椅上车辆内部温度采集单元的伸出陶瓷管的高度，然后利用开合控制器使车辆底部U型支架处于垂直状态，打开热电偶测试软件，检查所有热电偶是否处于正常运行状态，替换掉处于异常状态的热电偶后，重复检测新安装的热电偶，直至所有热电偶处于正常运行状态，关闭热电偶测试软件；

S3、对应车辆位置分别调整红外热像仪、高速摄像机、辐射热流计的位置，而后开启计算机、红外热像仪、高速摄像机、辐射热流计、气体流速传感器、气体分析仪和开合控制器，检查装置各部分是否处于正常状态，并对需要校准的传感器进行校准，再打开计算机中与各部分相匹配的测试分析软件测试各部分是否处于正常工作状态，若否则进行调试维修，若是则进入下一步骤；

S4、引燃电动汽车，并实时记录火灾过程的温度、红外图像、视频图像、辐射热流、气体流速、气体组分、气体浓度；

S5、待测试结束后，使用水枪灭火机构冷却车体，防止复燃，将火灾残留物清出车库处理；并回收座椅上的车辆内部温度采集单元，以备后续使用；同时将车辆顶部温度采集单元和车辆头部温度采集单元的伸缩陶瓷管收缩回车库墙体内部；且使用开合控制器将车辆底部温度采集单元收于车库地面凹槽内；

S6、将实验数据导出至计算机内，并利用计算机对实验数据进行分析，即依据高速摄像机记录的烟气层厚度、气体流速传感器记录的烟气流速、气体分析仪记录的氧气、一氧化碳和二氧化碳浓度，计算出电动汽车的热释放速率；同时依据辐射热流计的数据，判断电动汽车点燃周围汽车和可燃物的风险，依据热电偶和红外热像仪的数据，判断火灾发展过程和火灾过程各点位的温度变化；

S7、通过改变火灾引燃方式、车型、充电量、充电状态、是否火灾演化过程水枪灭火，重复步骤S1至S6，判断不同场景下电动汽车的火灾演化规律及火灾危险性。

2.根据权利要求1所述的一种车库内电动汽车火灾测量装置，其特征在于：在步骤S6中，设定高速摄像机拍摄的烟气层的高度定义为h，气体流速传感器测量的车库顶棚左右两侧以及中间烟气层的流速分别为u₁、u₂、u₃，火灾发生前气体分析仪采集的氧气浓度定义为火灾过程氧气的实时浓度为则基于氧耗法，汽车燃烧过程中的热释放速率被估计为：

其中，V_m为氧气的摩尔体积，E为消耗单位质量氧气所释放的热量，其平均值为13.1MJ/kg。