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(dòng)力運(yùn)載工具的發(fā)展，對(duì)蓄電池的安全性能要求越來(lái)越高。特別是插電式混合動(dòng)力汽車(phev)、電動(dòng)車(ev)和電動(dòng)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(lái)計(jì)算（美國(guó)某著名電動(dòng)車），每賣出10萬(wàn)輛車，就有1600輛存在自燃的高風(fēng)險(xiǎn)。

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(nominalvoltage)高達(dá)3.6伏特、能量密度很高。但是鋰電池本身就像一個(gè)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(gè)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(shí)，放熱量最多的也是電解液。

電池的安全防護(hù)可分為主動(dòng)防護(hù)和被動(dòng)防護(hù)，中國(guó)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(dòng)防護(hù)；微宏還采用浸沒方式的stl智能熱控流體被動(dòng)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(shí)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(xiǎn)。作為一個(gè)被動(dòng)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(shí)現(xiàn)更好的溫度控制，同時(shí)即便電池組漏液，也能及時(shí)通過液體檢測(cè)發(fā)現(xiàn)^[1]。

美國(guó)tesla汽車公司是電動(dòng)車技術(shù)的代表，他們采用的被動(dòng)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，models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models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(shí)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(shí)的防撞梁，對(duì)來(lái)自四周的碰撞起到保護(hù)作用^[2]。tesla公司還采用主動(dòng)防護(hù)技術(shù)：為了防止過度充放電而帶來(lái)的電池性能劣化，需要設(shè)置對(duì)電池組中的每個(gè)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(shí)，考慮到這種子系統(tǒng)也有可能出現(xiàn)故障，還需要有檢測(cè)該系統(tǒng)工作狀態(tài)的獨(dú)立并列系統(tǒng)。

目前的電動(dòng)船比電動(dòng)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(dòng)車慣用的加強(qiáng)底板-逃生策略。

電動(dòng)船動(dòng)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?，已在公交大巴、中巴及家用轎車上使用得到證明。①功率比能量較大②壽命比錳酸鋰、鈷酸鋰等電池長(zhǎng)，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(zhǎng)，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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)速控制就十分方便。⑥由于在船舶上使用，實(shí)現(xiàn)電池系統(tǒng)的冷卻就更方便了。因此動(dòng)力的首選是鋰離子（磷酸鐵鋰）動(dòng)力電池組加太陽(yáng)補(bǔ)充充電電池組，其中需要加一套太陽(yáng)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(dòng)力電池組（含太陽(yáng)能補(bǔ)充充電）提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)速發(fā)法式電動(dòng)再帶動(dòng)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(guó)內(nèi)外還沒有開發(fā)出安全的鋰離子電動(dòng)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(dòng)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

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

游船和飛機(jī)有固定的航程，航路開闊便于日照，因此更加適合開發(fā)電驅(qū)動(dòng)。由于游船和的自身特點(diǎn)，比電動(dòng)車更加難于逃生，乘客在船身和飛機(jī)失火的情況下也不可能離開船身逃生，因此對(duì)于容易起火的鋰聚合物電池，不宜采用電動(dòng)車慣用的加強(qiáng)底板贏得逃生時(shí)間的防火策略。然而，相比電動(dòng)車，船和飛機(jī)有自身優(yōu)勢(shì):電池艙可以利用自身重力迅速脫離船體和飛機(jī)。例如圖1中的電動(dòng)船裝有三個(gè)獨(dú)立電池艙（3），其中一個(gè)起火（5），高溫熔化易熔金屬連接件后，電池艙（5）在重力作用下自動(dòng)脫開船體（4）。

電池艙脫開船體和飛機(jī)后會(huì)造成新問題，船體和飛機(jī)失去動(dòng)力源，面臨再次撞上起火的電池艙或者墜毀。解決的辦法有兩個(gè)，第一，設(shè)置一個(gè)以上電池艙，參考權(quán)利要求1中的特征a），多個(gè)電池艙分別設(shè)置，例如圖1中的三個(gè)獨(dú)立電池艙分別設(shè)置在船底的左中右，圖5設(shè)置了機(jī)頭電池艙（10）和機(jī)尾電池艙（11）。其中部分電池艙起火后可以選擇性切斷，安全的電池艙繼續(xù)保留在主體上供電。第二，采用延伸連接，發(fā)生危險(xiǎn)征候時(shí)，分開電池艙，利用延伸件與船體之間保持一段安全距離，并繼續(xù)保持供電，如圖3的延伸件（12）。

脫開電池艙還會(huì)造成船體或飛機(jī)重心大幅度改變，而且發(fā)生在瞬間，會(huì)馬上造成失穩(wěn)，翻船或墜機(jī)。而且脫離電池艙的位置就是起火的位置，不可能通過人員和貨物補(bǔ)充到失火區(qū)域，平衡飛機(jī)和船身重心。上述的延伸連接也可以解決失穩(wěn)難題，剛分開并保持延伸連接的電池艙對(duì)飛機(jī)和船身重心改變不大，但可以有效降低原安裝區(qū)域的溫度，人和貨物（飛機(jī)可以調(diào)整空氣動(dòng)力負(fù)載）可以分配到這里，準(zhǔn)備好后再脫開電池艙。

分離電池艙的方法也有兩種，對(duì)于容易區(qū)分的失火電池艙，如（10）和（11），因?yàn)榫嚯x較遠(yuǎn)，兩個(gè)電池艙之間不會(huì)產(chǎn)生熱干擾，感溫探頭和人工可以輕易地分清是前部電池艙（10）還是后部電池艙超溫，可以采用權(quán)利要求2，選擇分離其中的電池艙（10）或者（11）。對(duì)于不容易區(qū)分的失火電池艙，如（3），3個(gè)電池艙相互靠近甚至緊貼在一起，其中任一個(gè)電池艙起火很容易傳熱給其他電池艙，感溫探頭和人工都很難準(zhǔn)確區(qū)分失火電池艙，這時(shí)可以采用權(quán)利要求2和權(quán)利要求10，先分開全部電池艙與船體的連接，然后再判斷失火電池艙。

實(shí)例1：

可切斷電池艙在鋰離子電動(dòng)船上的應(yīng)用。如圖1，可切斷電池艙（3）安裝在鋰離子電動(dòng)船（1）底部，電池艙分為三個(gè)，分別安裝在底部的左中右，電池艙頂部和船體底部接觸性連接，電池艙采用不燃船用鋼制備，電池艙之間保留一定距離，保證失火電池不會(huì)立即把大量熱量傳遞給鄰近電池艙，連接件采用熔點(diǎn)200℃的鉛錫合金制造，每個(gè)電池艙還配備錨（9），電池艙全部浸沒在水線（2）以下。當(dāng)電池艙某一個(gè)連接件的溫度超過150℃后，連接件的抗拉強(qiáng)度急劇下降，在沉重電池艙的重力作用下，連接件自動(dòng)被拉斷，電池艙和主體快速分開，分開的電池艙不僅包括失火電池艙，還有鄰近受影響的電池艙，而較遠(yuǎn)的電池艙連接件溫度沒有達(dá)到150℃，因此選擇繼續(xù)保持接觸性連接。如果連接件溶化后又和船體粘接在一起，無(wú)法分開，可以人為放下電池艙上的錨(9)，在錨強(qiáng)大的拖拽力作用下，電池艙可以人工拉離船體。分開接觸連接后的電池艙和主體之間保持延長(zhǎng)距離，保證防火安全距離，并通過延伸件（12）保持與船體之間延伸連接，延伸件是熔點(diǎn)250℃的錫合金制備的金屬鏈，與水下電纜并聯(lián)，保持向船體繼續(xù)供電。分開接觸連接的電池艙和船體繼續(xù)保持在水下降溫滅火。對(duì)于多個(gè)離開船體的電池艙，它們之間的距離變大，很容易區(qū)分失火電池艙，這是可以選擇安全的電池艙，重新收回，保持接觸連接在船體上。至于失火電池艙，如果在水中滅火降溫到安全溫度以下，也可以收回，或者繼續(xù)在延長(zhǎng)距離下供電；如果火勢(shì)繼續(xù)發(fā)展到局部延伸金屬鏈的溫度超過200℃，金屬鏈強(qiáng)度大幅下降，最終被拉斷，電纜也被拉斷，電池艙和船體之間被徹底切斷。

實(shí)例2：

可切斷電池艙在鋰離子電動(dòng)飛機(jī)上的應(yīng)用，兩個(gè)可切斷電池艙分別安裝在機(jī)頭（10）和機(jī)尾（11），電池艙和機(jī)體接觸連接，共同組成流線型機(jī)身蒙皮，電池艙采用難燃玻璃鋼制備，連接件采用電磁鐵制造，控制元件是130℃動(dòng)作的溫控和煙氣傳感器，每個(gè)電池艙還配備火箭彈射轉(zhuǎn)置。當(dāng)電池艙某兩個(gè)傳感器的溫度超過130℃后，電磁連接件接通反向電流，電磁力反向，將電池艙排斥出機(jī)體，如果被卡住，人工確認(rèn)起火后可以啟動(dòng)火箭彈射裝置，把電池艙彈出機(jī)體。分開接觸連接后的電池艙和飛機(jī)機(jī)體體之間保持延長(zhǎng)距離，保證防火安全距離，并通過延伸件保持與船體之間延伸連接，延伸件采用鋼鏈通過液壓作動(dòng)筒和機(jī)身鎖定，延伸電纜保持向船體繼續(xù)供電。分開接觸連接的電池艙和船體繼續(xù)保持在空中噴灑細(xì)水霧滅火。如果在水中滅火降溫到安全溫度以下，也可以收回，或者繼續(xù)在延長(zhǎng)距離下供電；如果人工觀察到火勢(shì)繼續(xù)發(fā)展可能威脅到機(jī)體安全時(shí)，動(dòng)作液壓著動(dòng)筒解鎖延伸鋼鏈，徹底切斷和電池艙的連接。

附圖說(shuō)明：

圖1是船體上可斷開獨(dú)立電池艙的側(cè)視圖；

圖2是船體上可斷開獨(dú)立電池艙的仰視圖；

圖3是船體上可斷開獨(dú)立電池艙延伸連接示意圖；

圖4是船體上可斷開獨(dú)立電池艙徹底切斷后示意圖；

圖5是飛機(jī)上可斷開獨(dú)立電池艙示意圖。