CN113916482B - 一种氢燃料电池储氢罐的安全性试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种氢燃料电池储氢罐的安全性试验系统，该系统包括：储氢罐支架，用于支撑储氢罐夹具；储氢罐作为试验对象，通过储氢罐夹具进行固定；撞击物出射装置，放置在距离储氢罐第一设定距离处，用于向垂直于电池极板的方向发射撞击物；撞击物测速仪用于监测撞击物在从撞击物出射口射出后的发射过程中的速度；第一相机，放置在距离储氢罐第二设定距离处，用于记录撞击物侵彻储氢罐后储氢罐出现的现象，该现象用于评价该储氢罐在遭受撞击物击射时的安全性等级。通过采用上述技术方案，能够真实模拟撞击物击射储氢罐的试验工况，并且产生的试验结果具有良好的区分性和重复性。

Description

一种氢燃料电池储氢罐的安全性试验系统

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种氢燃料电池储氢罐的安全性试验系统。

背景技术

氢燃料电池具有能量密度高、放电倍率大、成本低、氢来源广等优点，广泛应用于电动装备、移动电站和便携式电源等领域。随着能量密度越来越高、容量越来越大，氢燃料电池的安全性也越来越被人们所关注，尤其是氢燃料电池的高压储氢罐是最大的安全隐患。特别是在受到高速物体如弹丸或碎片的打击，引起起火、燃烧甚至爆炸。因此，构建一种氢燃料电池储氢罐的被击射时的安全评价方法，从而指导电池的安全设计和遴选适应于战场的安全电池，显得尤为重要。

目前，关于气瓶安全性问题，检测的是充有空气或氮气的气瓶在击射时的安全性问题，此条件下可能发生的爆炸为物理爆炸。当气瓶中充满氢气时，由于氢气具有爆炸极限(体积浓度为4.0％～75.6％)，此时除了需要考虑物理爆炸外，还需考虑氢气的化学爆炸。因此储存有氢气的气瓶(以下简称储氢罐)的安全问题和普通气瓶的安全问题有所不同。现有标准中气瓶的安全试验并不适用于储氢罐，其试验结果也无法准确地评价储氢罐的安全性。

发明内容

本发明实施例公开一种氢燃料电池储氢罐的安全性试验系统，能够真实模拟撞击物先穿透防护钢板再镶嵌于储氢罐内部的试验工况，更加准确地评价储氢罐的安全性，并且产生的试验结果具有良好的区分性和重复性。

本发明实施例公开了一种氢燃料电池储氢罐的安全性试验系统，该系统包括：

被射单元、击射单元和监测单元；其中，所述被射单元，包括：储氢罐支架、储氢罐夹具和储氢罐；所述击射单元，包括：撞击物出射装置、支撑所述撞击物出射装置的支架和撞击物；所述监测单元，包括：第一相机和撞击物测速仪；其中，

所述储氢罐支架，用于支撑所述储氢罐夹具；

所述储氢罐作为试验对象，通过所述储氢罐夹具进行固定；

所述撞击物出射装置，放置在距离所述储氢罐第一设定距离处，用于向垂直于储氢罐的方向发射撞击物；所述撞击物测速仪用于监测撞击物在从撞击物出射口射出后的发射过程中的速度；

所述温度传感器，搭配有三个温度探头；其中，第一探头对应的第一测点、第二探头对应的第二测点和第三探头对应的第三测点，沿所述储氢罐的轴线均匀分布，用于采集储氢罐的温度数据；

所述第一相机，放置在距离所述储氢罐第二设定距离处，用于记录撞击物侵彻所述储氢罐后所述储氢罐出现的现象，所述现象和所述温度数据用于评价该储氢罐在遭受撞击物击射时的安全性等级；

其中，所述储氢罐在撞击物击射后出现的现象包括如下一种或多种：

储氢罐表面出现撞击物穿孔、内部结构发生改变、储氢罐泄漏气体或液体、所述气体或液体有毒性、出现明火和出现明火后爆炸；

其中，所述储氢罐夹具由第一挡板、第二挡板、第三挡板、第一边框、第二边框和防倒链组成；其中，第三挡板为撞击物的入射面板；

第一挡板和第二挡板相对设置，第一挡板的第一端和第二挡板的第一端分别与第三挡板的第一端和第二端固定连接；第一挡板的第二端和第二挡板的第二端分别通过第一边框和第二边框固定连接；其中，第一边框固定在第一挡板第二端和第二挡板第二端的底部，第二边框与第一边框之间存在预设距离；所述第一挡板、第二挡板、第三挡板和第一边框和第二边框围成的区域用于放置所述储氢罐；

所述防倒链设置于距离第三挡板顶部设定距离处，所述防倒链的一端固定在第三挡板的第一端，所述防倒链的另一端固定在第三挡板的第二端；所述防倒链用于拴固所述储氢罐。

可选的，所述试验系统还包括：

第二相机，放置在距离所述储氢罐第三设定距离处，用于记录试验起点到试验结束的全过程中储氢罐的变化现象；

其中，所述变化现象包括如下一种或多种：包括被撞击物击中、电池跌落、漏液、冒烟、燃烧、爆炸、漏出液体颜色、液体与支架接触后二者的变化、烟雾的颜色、扩散范围、火焰的颜色、火焰的形态、火球直径、火焰长度和爆炸后碎片的数量。

可选的，所述试验系统还包括：

红外成像仪，布置在距离所述储氢罐30米处，所述红外成像仪与所述储氢罐两点连线，和撞击物出射口与所述储氢罐两点连线所构成的夹角为45°。

可选的，所述撞击物测速仪的个数为两个，分别为沿着撞击物发射方向前后设置的第一撞击物测速仪和第二撞击物测速仪；

其中，第一撞击物测速仪与第二撞击物测速仪之间的间距为1米；

第二撞击物测速仪与撞击物出射口的间距为1.5米；

所述撞击物出射口与储氢罐入射表面的距离为80米。

可选的，所述试验系统还包括：

烟度测试仪，布置在距离储氢罐第四设定距离处，所述烟度测试仪与储氢罐两点连线，和撞击物出射口与储氢罐两点连线所构成的夹角为70°，所述烟度测试仪用于检测所述储氢罐在遭受撞击物击射时是否产生冒烟现象，以确定该储氢罐在遭受撞击物击射时的安全性等级。

可选的，所述烟度测试仪，还用于在所述储氢罐产生冒烟现象后，对烟尘浓度、不透光度、平均颗粒直径和颗粒成分进行测试，以确定所述储氢罐的损伤程度。

可选的，所述第一挡板、所述第二挡板和所述第三挡板均为钨钢合金材质。

可选的，所述第一相机与储氢罐两点连线，和撞击物出射口与储氢罐两点连线所构成的夹角为70°。

本发明实施例提供的技术方案，提供了一种储氢罐安全性的试验系统，该试验系统包括被射单元、击射单元和监测单元；其中，被射单元包括：储氢罐支架、储氢罐夹具和储氢罐；击射单元包括：撞击物出射装置、支撑撞击物出射装置的支架和撞击物；监测单元包括第一相机和撞击物测速仪。其中，储氢罐支架，用于支撑储氢罐夹具；储氢罐作为试验对象，通过储氢罐夹具进行固定；撞击物出射装置，放置在距离储氢罐第一设定距离处，用于向垂直于电池极板的方向发射撞击物；撞击物测速仪用于监测撞击物在发射过程中的速度；第一相机，放置在距离储氢罐第二设定距离处，用于记录撞击物侵彻储氢罐后储氢罐出现的现象。该系统能够真实地模拟撞击物储氢罐击射储氢罐的情况。通过记录撞击物侵彻储氢罐后储氢罐出现的现象，可用该现象来评价该储氢罐在遭受撞击物击射时的安全性等级，使得产生的试验结果具有良好的重复性和区分性。

本发明的发明点包括：

1、构建一种电池安全性的试验系统，该试验系统包括被射单元、击射单元和监测单元，其中，被射单元包括：储氢罐支架、储氢罐夹具和储氢罐；击射单元包括：撞击物出射装置、支撑撞击物出射装置的支架和撞击物；监测单元包括：第一相机和撞击物测速仪；其中，储氢罐支架，用于支撑储氢罐夹具；储氢罐作为试验对象，通过储氢罐夹具进行固定；撞击物出射装置，放置在距离储氢罐第一设定距离处，用于向垂直于电池极板的方向发射撞击物；撞击物测速仪用于监测撞击物在发射过程中的速度；第一相机，放置在距离储氢罐第二设定距离处，用于记录撞击物侵彻储氢罐后储氢罐出现的现象，该现象用于评价该储氢罐在遭受撞击物击射时的安全性等级。上述试验系统能够真实地模拟撞击物击射储氢罐的情况，有效地模拟储氢罐在遭受撞击物击射时高速撞击或摧毁的试验工况，根据试验结果，可准确的评价储氢罐在遭受撞击物击射时的安全性，是本发明的发明点之一。

2、本发明实施例提供了一种储氢罐夹具，该夹具主要由左挡板、右挡板、前挡板和后边框组成，其中，所述前挡板分别和所述左挡板、所述右挡板采用焊接方式固定；所述后边框分别和所述左挡板、所述右挡板采用焊接方式固定；所述前挡板和所述后边框之间具有间隔，用于容纳所述储氢罐。通过采用该夹具，可保证储氢罐在遭受击射时不会掉落，同时也为了夹具对不同外形的储氢罐具有良好的通用性，以有助于真实地模拟撞击物击射储氢罐的情况，是本发明的发明点之一。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本发明实施例提供的一种储氢罐夹具的结构设计图；

图1b为本发明实施例提供的场地整体布局示意图；

图2为本发明实施例提供的一种储氢罐安全性的试验系统示意图；

图3为本发明实施例提供的一种储氢罐安全性试验方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种温度传感器的温度测点布局图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供的技术方案主要是通过对储氢罐在遭受到撞击物击射后所表现出来的现象进行分析，从而来评价储氢罐的安全性。由于储氢罐在遭受到撞击物击射时可能会出现明火、爆炸等现象，因此，本发明实施例提供的技术方案需提前布置好安全可靠的试验场地。

请参阅图1b。图1b为本发明实施例提供的场地整体布局示意图。如图1b所示，该场地被划分为安全区、非安全区、危险区和试验区。安全区人员可以进行观察、拍摄，也可以进行隐蔽或操纵监测仪器触发开关等；非安全区是出射撞击物的位置，区域内除击射人员以外，不得有其他人员走动；危险区是指储氢罐所在区域的周围，储氢罐在被撞击物击中之后自身的碎片和撞击物碎片会向周围迸溅，不能有设备在此区域内摆放，不能有人员滞留；试验区是对氢燃料电池储氢罐进行撞击物击射的区域，主要用于摆放试验监测单元(红外成像仪、温度传感器、冲击波压力传感器、氢气浓度传感器、高速相机、数码摄像机)、被射单元(储氢罐支架、储氢罐夹具、储氢罐)和击射单元(撞击物、撞击物出射装置和支撑该撞击物出射装置的支架)。

另外，在场地的外围设有安全防火防弹墙壁，防止撞击物飞出场地外增加安全隐患。储氢罐放置在安全涵洞内，一是用于撞击物出射装置校准时撞击物飞入洞口内，增加环境安全性；二是将试验完毕的储氢罐放置于洞内，防止二次燃烧或爆炸。其中，安全涵洞为钢筋混凝土圆形无顶形建筑，以15×15的钢筋网格封顶，安全涵洞面向安全区有观测窗口，亦采用15×15的钢筋网格阻断。在安全区设有灭火器材，主要对储氢罐及其爆炸碎片的火源进行灭火。在场地布置完成后，可完成对储氢罐安全性的试验系统的建立。该试验系统能够真实地模拟氢燃料电池储氢罐遭受撞击物击中的过程，特别是可模拟出撞击物击射储氢罐的试验工况。具体请参阅图2。

图2为本发明实施例提供的一种储氢罐安全性的试验系统示意图。如图2所示，本实施例提供的试验系统具体包括：被射单元、击射单元和监测单元；其中，被射单元，包括：储氢罐支架1、储氢罐夹具(图中未示出)和储氢罐2；击射单元，包括：撞击物出射装置9、支撑撞击物出射装置的支架10和撞击物(图中未示出)；监测单元包括第一相机6和撞击物测速仪8其中，

储氢罐支架1，用于支撑储氢罐夹具；

储氢罐2作为试验对象，通过储氢罐夹具进行固定；

撞击物出射装置9，放置在距离储氢罐2第一设定距离处，用于向垂直于电池极板的方向发射撞击物；撞击物测速仪8用于监测撞击物从撞击物出射装置9的出射口射出后，在发射过程中的速度；

第一相机6，放置在距离储氢罐2第二设定距离处，用于记录撞击物侵彻储氢罐2后储氢罐2出现的现象，该现象用于评价该储氢罐2在遭受撞击物击射时的安全性等级。

本实施例中，各单元摆放的位置优选为：撞击物出射装置的撞击物出射口与储氢罐入射表面的距离为80米；撞击物出射口与撞击物测速仪的间距为1.5米；两个测距仪间距为1米；第一相机与储氢罐的距离为25米，第一相机6与储氢罐2两点连线，和，撞击物出射口与储氢罐两点连线所构成的夹角约为70°。此外，本实施例提供的试验系统还包括红外成像仪7，用于进行温度数据的测量。该红外成像仪与储氢罐的距离为30m，红外成像仪与储氢罐两点连线和撞击物出射装置与储氢罐两点连线所构成的夹角约为45°。此外，本实施例提供的试验系统还包括温度传感器3，该温度传感器的三根探针沿气瓶轴线方向均匀分布，并固定牢靠，以监控表面温度。此外，本实施例提供的试验系统还包括冲击波压力传感器4，该压力传感器埋入距储氢罐十米距离的地下。此外，本实施例提供的试验系统还包括氢气浓度传感器5，该气浓度传感器放置在支架上。此外，本实施例提供的试验系统还包括数码摄像机12，用于记录试验现象，该摄像机与储氢罐的距离为30m，数码摄像机12与储氢罐两点连线，和撞击物出射装置与储氢罐两点连线所构成的夹角约为45°。此外，本实施例提供的试验系统还包括手持式红外测距仪11(非放置在固定位置)，用于测量及确定各个设备之间的相互位置。

需要说明的是，本实施例提供的试验系统中各单元的摆放位置还可根据经验值进行任意设置，本实施例对此不做具体限定。上述试验系统能够真实地模拟撞击物先穿透用于保护电池的钢板再镶嵌于储氢罐的情况，有效地模拟储氢罐在遭受撞击物击射时高速撞击或摧毁的试验工况，根据试验结果，可准确的评价储氢罐在遭受撞击物击射时的安全性，是本发明的发明点之一。

本实施例中，第一相机为高速相机。相对于普通相机，高速相机连拍速度更快，每秒可以达到数十帧，甚至数千帧，且每帧的分辨率要高于摄像机。本实施例中，进行储氢罐安全等级的评价的基本条件是撞击物贯穿储氢罐或嵌入储氢罐，而高速相机的主要作用就是证明撞击物确实射入储氢罐或嵌入储氢罐中。此外，在试验过程中，有些储氢罐可能会产生微型火焰，这个现象只通过普通摄像机进行查看是不够的，因此就需要借助高速相机判断微型火焰究竟是储氢罐产生的，还是撞击物产生的。

本实施例中，试验对象是储氢罐，储氢罐类型分为纯钢制金属瓶(Ⅰ型)、钢制内胆纤维缠绕储氢瓶(Ⅱ型)、铝内胆纤维缠绕储氢瓶(Ⅲ型)、塑料内胆纤维缠绕储氢瓶(Ⅳ型)，在同一压力或容量下可进行横向比较。在氢气容量上，规定储氢罐的氢气容量为0％、50％、100％，便于氢燃料电池储氢罐安全性能的横向评价。在状态上，储氢罐的压力为7MPa、10MPa、35MPa，便于评价储氢罐安全性能的纵向评价。

为了保证电池在遭受击射时不会侧躺，同时也为了夹具对不同外形的储氢罐具有良好的通用性，本实施例提供了一种储氢罐夹具，所述储氢罐夹具由第一挡板、第二挡板、第三挡板、第一边框、第二边框和防倒链组成；其中，第三挡板为撞击物的入射面板；

第一挡板和第二挡板相对设置，第一挡板的第一端和第二挡板的第一端分别与第三挡板的第一端和第二端固定连接；第一挡板的第二端和第二挡板的第二端分别通过第一边框和第二边框固定连接；其中，第一边框固定在第一挡板第二端和第二挡板第二端的底部，第二边框与第一边框之间存在预设距离；所述第一挡板、第二挡板、第三挡板和第一边框和第二边框围成的区域用于放置所述储氢罐；

所述防倒链设置于距离第三挡板顶部设定距离处，所述防倒链的一端固定在第三挡板的第一端，所述防倒链的另一端固定在第三挡板的第二端；所述防倒链用于拴固所述储氢罐。

具体的，图1a为本发明实施例提供的一种储氢罐夹具的结构设计图，如图1a所示，该储氢罐夹具主要由第一挡板(图1a中为左挡板)、第二挡板(图1a中为右挡板)、第三挡板(图1a中为前挡板，在进行试验时，撞击物先穿过前挡板)、第一边框和第二边框(图1a中为后边框)和防倒链组成。其中，第一挡板和第二挡板高度相同，第三挡板的高度大于第一挡板和第二挡板的高度。各挡板及防倒链均采用钨钢合金材质，后边框可以为掏空中心区域的钢板，材质选用5mm厚度的Q235材质的钢板，整个夹具由挡板和边框焊接而成。

储氢罐在夹具上的安装过程为：将储氢罐试样安置在由前挡板、左右挡板和后边框构成的区域之间，并拴上防倒链将其固定。

通过采用上述夹具，可保证储氢罐在遭受击射时不会掉落，同时也为了夹具对不同外形的储氢罐具有良好的通用性，以有助于真实地模拟撞击物先穿透用于保护储氢罐的钢板再镶嵌于储氢罐的情况，是本发明的发明点之一。

在场地和试验系统都布置完成后，可开始储氢罐的击射试验。本实施例提供了一种试验方法，该试验方法的可操作性强，便于评价不同的氢燃料电池储氢罐遭受击射后的安全性，且产生的试验结果具有良好的重复性和区分性。具体请参阅图3。

图3本发明实施例提供的一种储氢罐安全性试验方法的流程图，如图3所示，在试验正是开始之前，可将试验对象更换为新的未损耗的储氢罐，并进行撞击物和撞击物出射装置的选配。在选配工作完成后，需判断天气情况，如果遇到雨雪或大风天气，则试验结束。当天气状况良好时，可继续进行试验。

在试验前，还需检验各仪器的完好性，并将验证完好的仪器摆放到位并加装防撞击物玻璃。然后在储氢罐夹具上安装储氢罐，挡板以及文段传感器探头。在安装完成后，如果判断出储氢罐出现了自然或爆炸等异常现象，则需重新更换储氢罐，即重新执行储氢罐的安装操作。如果安全完成后未出现异常现象，则打开温度传感器接收器、高速相机、摄像机、红外热像仪等监测仪器的开关进行监测。击射人员隐蔽后开始击射操作。具体击射过程可以为：瞄准储氢罐的几何中心进行击射(使撞击物从垂直于储氢罐极板的方向贯穿、撞击物击射速度不低于750m/s)。如果未击中储氢罐，则重新进行击射操作；如果击中了储氢罐，则记录试验现象，并在各监测仪器内数据都不再变动后，导出监测仪器中的数据，并关闭仪器开关。通过分析试验现象和试验数据，例如，储氢罐鼓胀尺寸、入射和出射孔直径等，得出试验结论。

本实施例中，为了便于评价储氢罐的安全性，可利用储氢罐遭受撞击物侵彻后可能会产生的试验现象，将安全等级从轻到重分为七个级别：二级安全、一级安全、一级危险、二级危险、三级危险、四级危险和五级危险。不同的安全等级所对应的试验现象如下表1所示。结合表1，可通过试验现象得到氢燃料电池储氢罐的安全等级。

表1安全等级与试验现象对照表

其中，试验现象的判别方法如下：(1)储氢罐出现撞击物穿孔，采用肉眼观察的方式进行判断。(2)储氢罐内部结构有致或扭曲，可采用γ射线切割工具，顺着撞击物击射的方向将储氢罐切开，观察储氢罐内部结构的损伤特性；(3)气体泄漏，可采用试验前后称重法、烟度测试仪法；(4)明火和爆炸，采用高速相机进行拍照识别。

具体的，对于储氢罐，可通过采用如下安全性检验方法确定储氢罐的安全性等级：

如果检测出储氢罐表面出现撞击物穿孔，且检测到储氢罐内部结构未发生改变，则确定储氢罐的安全性等级为二级安全；

如果检测出储氢罐表面出现撞击物穿孔，且检测到储氢罐的内部结构已发生改变，则确定储氢罐的安全性等级为一级安全；

如果检测出储氢罐表面出现撞击物穿孔，且检测到储氢罐出现气体泄漏但未发生爆炸时，则确定储氢罐的安全性等级为一级危险；

如果检测出储氢罐表面出现撞击物穿孔，且检测到出现明火但未发生爆炸时，则确定储氢罐的安全性等级为二级危险；

如果检测出储氢罐表面出现撞击物穿孔，且检测到出现明火并发生爆炸现象，且检测冲击波压力小于第一预设压力阈值时，则确定储氢罐的安全性等级为三级危险；

如果检测出储氢罐表面出现撞击物穿孔，且检测到出现明火并发生爆炸现象，且检测冲击波压力大于第一预设压力阈值且小于第二预设压力阈值时，则确定储氢罐的安全性等级为四级危险；其中，第二预设压力阈值大于第一预设压力阈值；

如果检测出储氢罐表面出现撞击物穿孔，且检测到出现明火并发生爆炸现象，且检测冲击波压力大于第二预设压力阈值时，则确定储氢罐的安全性等级为五级危险。

在上述实施例的基础上，在评价储氢罐在击射试验的安全性时，还可采用试验现象测试方法、储氢罐温度测试方法和烟度测试方法，下面分别对各个方法进行详细介绍。

其中，关于试验现象测试方法，具体是采用第二相机，即数码摄像机，记录试验现象，通过分析试验现象来进一步确定储氢罐的安全性等级。本发明实施例提供的试验系统还包括第二相机，放置在距离储氢罐第三设定距离处，用于记录试验起点到试验结束的全过程中储氢罐的变化现象。其中，该第二相机可以为数码摄像机，第三设定距离可以为25米。数码摄像机主要记录击射试验的全流程，可包括被撞击物击中、储氢罐表面是否出现撞击物穿孔、储氢罐跌落、漏液、冒烟、燃烧、爆炸、漏出液体颜色、液体与支架接触后二者的变化、烟雾的颜色、扩散范围、火焰的颜色、火焰的形态、火球直径、火焰长度、爆炸威力和爆炸后碎片的数量等。

其中，关于储氢罐温度测试方法，本实施例采用的是利用K型温度传感器进行测试。在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的温度传感器为K型温度传感器，该传感器三个温度探头，用于检测储氢罐在遭受撞击物击射后不同时刻温度的变化情况。利用温度传感器检测到的温度指标与上述试验现象均可作为评价储氢罐安全性的标准。具体的，利用检测到的温度指标，可对同一安全等级内的储氢罐进行更进一步的细致分类，即，按照试验现象可对储氢罐的安全性等级进行粗略划分，再按温度指标可对储氢罐的安全性等级进行精细划分，温度指标和试验现象二者相互依存，互相印证，使得试验结果具有良好的区分性，是本发明的发明点之一。其中，本实施例提供的温度传感器可优选为K行温度传感器，该温度传感器的探测点的布局图请参阅图4。

如图4所示，K型温度传感器第一探头的测点a、第二探头的测点b和第三探头的测点c点沿储氢罐轴线均匀分布。本实施例中，通过K型温度传感器可分析的内容包括：温度曲线趋势、射入点温度、起火点温度、温度上升期、温度平稳期、温度下降期、不同温度阶段持续时间、最高温度、最低温度和平均温度。

其中，关于烟度测试方法，本发明实施例提供的试验系统还包括：烟度测试仪(图中未示出)，布置在距离储氢罐第四设定距离处，该烟度测试仪与储氢罐两点连线，和，撞击物出射口与储氢罐两点连线所构成的夹角为70°，该烟度测试仪用于在储氢罐产生冒烟、喷烟现象后，对在烟度测试仪器中显示出的烟尘浓度、不透光度、平均颗粒直径、颗粒成分进行测试。具体的，可将撞击物射入储氢罐时刻作为测试零点，各指标数据恒定不变时刻作为测试终点，烟度测试仪的采集频率为1次/秒，即可对上述四个指标绘制曲线，通过对比不同储氢罐的四个指标曲线的最高点、最低点、曲线走势、曲线升高与降低速率等得出储氢罐的损伤程度。特别指出的是，为保证烟度测试仪器数值的精确性，试验必须在无雨雪无风且天气晴朗的条件下进行。

在上述实施例的基础上，为了增加击射试验对象参数的完整性，本发明实施例还提供了一种尺寸测量方法，主要包括如下三个方面：

(1)利用直尺测量储氢罐的长宽高等外观尺寸。

(2)利用红外测距仪测量现场测试仪器导出图像的尺寸，再根据比例尺对应关系加以计算。具体的，该红外测距仪可通过测量视频影像中火焰尺寸和烟雾扩散范围，并按照比例尺计算出火焰长度和烟雾扩散范围等参数的理论值。

(3)对储氢罐的子弹射入孔和射出孔的尺寸测量采用间接测量法，先在弹孔口外沿涂抹甲基红和鞣酸试剂，再用宣纸进行拓印，待宣纸上的印文干燥之后，利用游标卡尺测量印文最大外边缘的尺寸。

本实施例这样设置，可得到安全等级下更细的指标，例如烟雾扩散范围和火焰长度等，利用这些指标，可对同一安全等级的储氢罐进行危险性程度的排序，从而满足不同应用场景的适应性的需求，是本发明的发明点之一。例如：有两块储氢罐进行了击射试验，对于A用户而言，他只需要知道储氢罐的安全等级，那么他无需再测量火焰长度等细微参数，只观察现象来判断等级即可；对于B用户而言，他更想知道那种储氢罐更加安全，因此就需要比对烟雾扩散范围和火焰长度等细微参数。

在上述实施例的基础上，为了便于对试验现象进行分析，可将试验过程中的数据进行记录。具体可记录如下数据：储氢罐的基本参数(储氢罐编号、储氢罐类型、储氢罐容量、储氢罐电量和储氢罐厂家)、测试条件(储氢罐序号、侵彻挡板厚度、钨钢板厚度、击射距离、撞击物类型、撞击物速度)、气象条件(大气温度、相对湿度、大气压力、风速、风向和天气情况)、试验过程中的试验现象、储氢罐表面温度、储氢罐表面最高温度和平均温度、储氢罐弹孔尺寸以及试验结论等。

本实施例提供的技术方案，提供了一种电池安全性的试验系统，该试验系统包括被射单元、击射单元和监测单元；其中，被射单元包括：储氢罐支架、储氢罐夹具和储氢罐；击射单元包括：撞击物出射装置、支撑撞击物出射装置的支架和撞击物；监测单元包括第一相机和撞击物测速仪。其中，储氢罐支架，用于支撑储氢罐夹具；储氢罐作为试验对象，通过储氢罐夹具进行固定；撞击物出射装置，放置在距离储氢罐第一设定距离处，用于向垂直于电池极板的方向发射撞击物；撞击物测速仪用于监测撞击物在发射过程中的速度；第一相机，放置在距离储氢罐第二设定距离处，用于记录撞击物侵彻储氢罐后储氢罐出现的现象。该系统能够真实地模拟撞击物先穿透用于保护储氢罐的钢板再镶嵌于电池的情况。通过记录撞击物侵彻储氢罐后储氢罐出现的现象，可用该现象来评价该储氢罐在遭受撞击物击射时的安全性等级，使得产生的试验结果具有良好的重复性和区分性。

以上对本发明实施例公开的储氢罐安全性的试验系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种氢燃料电池储氢罐安全性的试验系统，其特征在于，包括：被射单元、击射单元和监测单元；其中，所述被射单元，包括：储氢罐支架、储氢罐夹具和储氢罐；所述击射单元，包括：撞击物出射装置、支撑所述撞击物出射装置的支架和撞击物；所述监测单元，包括：第一相机、撞击物测速仪和温度传感器；其中，

所述储氢罐支架，用于支撑所述储氢罐夹具；

所述储氢罐作为试验对象，通过所述储氢罐夹具进行固定；

所述撞击物出射装置，放置在距离所述储氢罐第一设定距离处，用于向垂直于储氢罐的方向发射撞击物；所述撞击物测速仪用于监测撞击物在发射过程中的速度；

所述温度传感器，搭配有三个温度探头；其中，第一探头对应的第一测点、第二探头对应的第二测点和第三探头对应的第三测点，沿所述储氢罐的轴线均匀分布，用于采集储氢罐的温度数据；

所述第一相机，放置在距离所述储氢罐第二设定距离处，用于记录撞击物侵彻所述储氢罐后所述储氢罐出现的现象，所述现象和所述温度数据用于评价该储氢罐在遭受撞击物击射时的安全性等级；

其中，所述储氢罐在撞击物击射后出现的现象包括如下一种或多种：

储氢罐表面出现撞击物穿孔、内部结构发生改变、储氢罐泄漏气体或液体、所述气体或液体有毒性、出现明火和出现明火后发生爆炸；

其中，所述储氢罐夹具由第一挡板、第二挡板、第三挡板、第一边框、第二边框和防倒链组成；其中，第三挡板为所述撞击物的入射面板；

第一挡板和第二挡板相对设置，第一挡板的第一端和第二挡板的第一端分别与第三挡板的第一端和第二端固定连接；第一挡板的第二端和第二挡板的第二端分别通过第一边框和第二边框固定连接；其中，第一边框固定在第一挡板第二端和第二挡板第二端的底部，第二边框与第一边框之间存在预设距离；所述第一挡板、第二挡板、第三挡板和第一边框和第二边框围成的区域用于放置所述储氢罐；

所述防倒链设置于距离第三挡板顶部设定距离处，所述防倒链的一端固定在第三挡板的第一端，所述防倒链的另一端固定在第三挡板的第二端；所述防倒链用于拴固所述储氢罐。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述试验系统还包括：

第二相机，放置在距离所述储氢罐第三设定距离处，用于记录试验起点到试验结束的全过程中储氢罐的变化现象；

其中，所述变化现象包括如下一种或多种：包括被撞击物击中、电池跌落、漏液、冒烟、燃烧、爆炸、漏出液体颜色、液体与支架接触后二者的变化、烟雾的颜色、扩散范围、火焰的颜色、火焰的形态、火球直径、火焰长度和爆炸后碎片的数量。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述试验系统还包括：

红外成像仪，布置在距离所述储氢罐30米处，所述红外成像仪与所述储氢罐两点连线，和撞击物出射口与所述储氢罐两点连线所构成的夹角为45°。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述撞击物测速仪的个数为两个，分别为沿着撞击物发射方向前后设置的第一撞击物测速仪和第二撞击物测速仪；

其中，第一撞击物测速仪与第二撞击物测速仪之间的间距为1米；

第二撞击物测速仪与撞击物出射口的间距为1.5米；

所述撞击物出射口与储氢罐入射表面的距离为80米。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一挡板、所述第二挡板和第三挡板均为钨钢合金材质。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：

所述第一相机与所述储氢罐两点连线，和撞击物出射口与储氢罐两点连线所构成的夹角为70°。