[發(fā)明專利]可斷開獨(dú)立電池艙保證防火安全的方法及裝置

在審

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• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106976540A
• 公開（公告）日: 2017-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宇棟;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 王宇棟
• 主分類號: B63H21/17
• 分類號: B63H21/17;B64D27/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船、飛機(jī)和汽車的滅火消防技術(shù)及設(shè)備，屬于能源、交通和消防安全技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

21世紀(jì)二十年代是電池的年代，隨著各種混合動力運(yùn)載工具的發(fā)展，對蓄電池的安全性能要求越來越高。特別是插電式混合動力汽車(PHEV)、電動車(EV)和電動船要求更高，依照目前行業(yè)內(nèi)安全最高標(biāo)準(zhǔn)的18650電芯品控率2ppm來計算（美國某著名電動車），每賣出10萬輛車，就有1600輛存在自燃的高風(fēng)險。

鋰離子蓄電池除具有體積小、重量輕的特點(diǎn)之外，標(biāo)稱電壓(Nominal Voltage)高達(dá)3.6伏特、能量密度很高。但是鋰電池本身就像一個自帶打火機(jī)的汽油桶，電池的正負(fù)極能量很高，就像一個打火機(jī)，發(fā)生短路、過充、過放都可以引起超溫；目前的電解液和隔膜大多是易燃的有機(jī)物，就像汽油桶，鋰離子電池在發(fā)生熱失控時，放熱量最多的也是電解液。

電池的安全防護(hù)可分為主動防護(hù)和被動防護(hù)，中國的微宏公司采用不燃燒電解液和耐高溫隔膜保證電池不燃燒，屬于主動防護(hù)；微宏還采用浸沒方式的STL智能熱控流體被動防護(hù)技術(shù)，STL作為絕緣、阻燃、導(dǎo)熱性能俱佳的材料，能夠在電池組內(nèi)部發(fā)生細(xì)微內(nèi)短路的情況下，快速隔絕熱失控點(diǎn)，同時利用液體降低熱失控點(diǎn)的溫度，最大程度地降低了電池組安全風(fēng)險。作為一個被動防御的體系，STL除了安全以外，也能夠均衡電池組內(nèi)部溫度差異、并利用外部循環(huán)實現(xiàn)更好的溫度控制，同時即便電池組漏液，也能及時通過液體檢測發(fā)現(xiàn)^[1]。

美國Tesla汽車公司是電動車技術(shù)的代表，他們采用的被動防護(hù)技術(shù)包括電池底部保護(hù)、車廂逃生等技術(shù)保證防火安全，Model S的電池組安裝在車輛底部，由厚厚的鋼板包裹。電池為專門定制的三元材料18650電池，正負(fù)極排列、串并聯(lián)方式連接。電池分布成模塊，以防火墻分隔。特斯拉曾有過幾起汽車在路上遭遇物體撞擊破壞電池保護(hù)殼，從而導(dǎo)致鋰電池起火的事故。因此，自2014年3月起，特斯拉為Model S增加了三塊車底護(hù)甲：圓形中空鋁條，鈦合金護(hù)板，鋁制擠壓板。自從這套底部的防護(hù)罩安裝之后，暫時還沒有聽到因擊穿底部電池導(dǎo)致的起火事故發(fā)生。從底部圍繞電池組嵌了結(jié)實的防撞梁，對來自四周的碰撞起到保護(hù)作用^[2]。Tesla公司還采用主動防護(hù)技術(shù)：為了防止過度充放電而帶來的電池性能劣化，需要設(shè)置對電池組中的每個電池單元進(jìn)行電壓和溫度進(jìn)行監(jiān)視的子系統(tǒng)(IC)。同時，考慮到這種子系統(tǒng)也有可能出現(xiàn)故障，還需要有檢測該系統(tǒng)工作狀態(tài)的獨(dú)立并列系統(tǒng)。

目前的電動船比電動車發(fā)展緩慢，以小型、鉛酸電池為主，沒有根據(jù)自身特點(diǎn)開發(fā)消防策略，由于電池不易起火，因此可以采用電動車慣用的加強(qiáng)底板-逃生策略。

電動船動力仍首選鋰離子電池組。原因在于就目前條件而言。它是最為恰當(dāng)?shù)那鍧嵞茉矗言诠淮蟀汀⒅邪图凹矣棉I車上使用得到證明。①功率比能量較大②壽命比錳酸鋰、鈷酸鋰等電池長，可達(dá)2~3千周次以上。③成本已從過去16~17元/Ah降到現(xiàn)在的5~6元/Ah。加上壽命長，故使用成本可以大大下降。④單體疊片式電池可做600Ah以上。再加上現(xiàn)在的逆變技術(shù)發(fā)展很快，已從12V、24V逆變到Ac的380V、420V，非常方便且效率也大大提高了，可達(dá)95%以上，這就減少了管理系統(tǒng)的麻煩。⑤再與交流變頻技術(shù)結(jié)合起來實現(xiàn)對電機(jī)的調(diào)速控制就十分方便。⑥由于在船舶上使用，實現(xiàn)電池系統(tǒng)的冷卻就更方便了。因此動力的首選是鋰離子（磷酸鐵鋰）動力電池組加太陽補(bǔ)充充電電池組，其中需要加一套太陽能發(fā)電及充電系統(tǒng)，而升壓、逆變與鋰電池組共用。鋰離子動力電池組（含太陽能補(bǔ)充充電）提供動力，驅(qū)動變頻調(diào)速發(fā)法式電動再帶動高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳（單或雙推），使船只變得大的牽引力而向前行駛。螺旋槳外延安裝了整流罩，其前端加裝了高強(qiáng)度的鋼絲網(wǎng)。但國內(nèi)外還沒有開發(fā)出安全的鋰離子電動船，電池艙保證防火安全的方法及裝置還沒有成功案例。

電動飛機(jī)目前處于小型機(jī)研究階段，電池容量小，同樣采用加強(qiáng)底板和護(hù)壁的方式保證防火安全。

參考文獻(xiàn)

[1]微宏發(fā)布不燃燒電池技術(shù)，http://www.jdzj.com/diangong/article/2016-7-7/74866-1.htm

[2]特斯拉細(xì)節(jié)科普：防火防“困”防掉電，http://www.d1ev.com/37308.html

發(fā)明內(nèi)容