负责人：杨建锋

所在学院：材料学院

一、项目简介

锂电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、体积小等优点, 是电动汽车的首选。一般在电动车上需要将数个单体电池通过串联或并联形成电池组以达到动力电源的要求。但是由于生产工艺等原因，各单体电池的容量与性能不可避免地存在一些差异，电动汽车在运行(电池组放电)时，容量小性能差的电池会有过放现象，而在充电时，容量小性能差的电池又会出现过充现象。长此以往，这种差异必然会越来越大，使电池组的利用率越来越差。更为严重的是，在过充或过放的环境下，电池正负极片间的隔膜会被击穿而短路，产生高温、过热使电解液汽化、膨胀而使电池外壳破裂，甚至发生着火或爆炸。同时动力锂电池在温度过高或过低情况下使用，也会存在安全隐患；电池过充或者过放都会造成电池不可逆转损坏，比如容量过度衰减, 寿命降低等，甚至会使电池产生冒烟、起火等危险。因此，动力电池组需要采用BMS系统实时监视电池组电压、电流及温度，均衡各单体电池的电压，使电池组中的各单体电池的容量与性能尽量的趋于一致。而目前的BMS系统可靠性能并不是很可靠，无法完全杜绝电动汽车电池箱发生着火/爆炸的隐患，纯电动汽车特别是锂电池起火,由于燃烧迅速,外部的救援手段往往缺乏时效性。因此，在电动汽车上设置灭火装置是必须的。

与电动汽车类似，坦克、战车、装甲车辆，以及舰船和飞机的动力系统和传动系统都在极其严酷的条件下工作，各种内部和外部条件的变化经常会造成系统超温、甚至起火，从而造成装备的损毁。特别是武器装备的动力系统和传动空间结构复杂，剩余空间曲折、狭小，传统的各种点状测温技术，如热电偶、铂电阻或陶瓷热敏电阻等都无法对整个系统进行有效监测，二次仪表的配置也十分困难，因此无法使用点测温元器件实现有效的三维空间温度检测与火警监测。分布式测温系统是解决复杂三维空间温度测量与控制的有效手段，虽然光纤式温度分布测量装置使用一只传感器就能测出线状温度分布，但光纤式温度分布测量装置除了光纤之外，还包括温度测试仪和数据处理器，其中温度测试仪由比较复杂的系统组成，结构复杂，无法满足武器装备系统剩余空间狭小、工作环境严酷的使用要求。

目前采用一种线状热敏温度探测电缆用于分布式测温。其基本结构为外层铠装金属管，内部包裹氧化物陶瓷热敏材料，与金属管平行布置两根或单根电极丝埋在热敏陶瓷中。当外界温度发生变化时，热敏材料电阻值随之发生变化，把这种电缆按一定方法连接起来就可以达到测量﹑控制大面积范围的温度。采用热敏陶瓷材料制作的线状传感器探测电缆可以满足狭小、复杂空间三维测温的要求，也可以在恶劣复杂环境下工作。在线式热敏温度探测电缆中使用的热敏陶瓷一般为具有开关特性的非线性材料（CRT），其常温电阻率非常高，达到一定温度时则急剧降低。目前该方案已经应用于国产99式主战坦克的发动机舱的火情预警和自动灭火。基于在坦克上的成功应用，有必要针对电动汽车电池组率体积大、测温线长的特点，开发适合的具有电阻负温度系数变化的陶瓷及相应的线式火焰温度传感器，用于电池组的监控和灭火，提高电动汽车的自身安全性能。

在灭火自动装置中最重要的部件就是火焰温度传感器，现有的电动汽车灭火装置中，基本上使用的是现有的烟雾探测报警器或火探管。

火探装置是一套简单、低成本且高度可靠的独立自动灭火系统，它无需任何电源，无需专门的烟、温感探测器，无需复杂的设备及管线，一旦着火时，火探管在受热温度最高处被软化并爆破，将灭火介质通过火探管本身(直接系统)或喷嘴(间接系统)释放到被保护区域，可以实现线型探测。防护对象为较大空间内有封闭外壳相对密闭、空间体积较小的设备如变配电柜、通讯机柜、电缆槽盒等作为防护区。但是火探管直径只有4.0mm，管道爆破后所形成的喷口都较小，其在一定压力及时间内所能通过的灭火剂的量就会受到限制，防护区均匀地充满达到灭火浓度的灭火剂的时间不太好确定。目前还不能提供火探管（直接系统）及铜合金释放管的阻力损失与各种灭火剂流量之间的关系，以及火探管熔化后形成的孔口面积和喷口流量系数（直接系统）及释放管的喷嘴面积及流量系数（间接系统）。因此还无法对整个装置的管道进行计算。

锂离子电池是一种高能体系,一旦热失控,如果不能及时进行能量泄放,会有发生爆炸的风险。电池爆炸是一种极端、剧烈的现象,除了爆炸外,电池热失控引发的火灾也是电池安全防护中需要重点关注的对象, 通常,电池组的工作温度最高不超过60°C, 在150°C以上温度时电池组极有可能着火。根据电动汽车的过热和起火的特点，结合负温度系数陶瓷材料和线式传感器在坦克发动机着火预警和灭火上的成功应用经验，开发电动汽车专用的负温度系数热敏陶瓷及线式火焰温度传感器，对于电动汽车的安全运行具有重要的意义。

二、产品性能优势

主要功能：同时提供过热点、着火点监控（根据工作部位可调）

常温静态阻抗：＞10MΩ 高温工作阻抗：≤2KΩ

响应时间：≤5s 恢复时间：≤5s

工作测温范围：50~500℃（根据工作部位可调）

工作电压：5~10VDC 重量：105±20g/m

结构：不锈钢外套密封 外径尺寸：φ2.0mm

尺寸偏差：±0.1 mm/4m 使用寿命大于1000次 （同一部位反复烧）

三、市场前景及应用

电动车不仅是新能源时代的主流车型，也是未来传统车企和新势力车企最大的战场。2018年8月份，我国新能源乘用车销量达到了8.2万，较去年同期增长了59.6%，环比增长18.6%，前8个月累销量为50.5万辆，同比增幅高达105.3%。预计2019年销售100万量计算，如果采用本技术开发的自动灭火装置，每套售价3000-5000元计算，可以实现销售额30-50亿，利润10-20亿。

四、技术成熟度

◆概念验证 ◆原理样机 □工程样机 ◆中试 ◎产业化

五、合作方式

◆联合研发 ◆技术入股 □转让 ◆授权（许可）◎面议