一種用于Ⅰ類和Ⅱ類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于Ⅰ類和Ⅱ類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，它由隔爆型防爆柜、移動小車、礦用鋰離子電池模組、鋰離子電池安全管理系統(tǒng)、高壓保護箱、隔爆型轉(zhuǎn)換開關以及礦用電纜組件構成。隔爆型防爆柜由彼此獨立的三個隔爆腔體組成，通過隔板上設置有多個接線柱完成腔體間的電氣連接；礦用鋰離子電池模組放置于隔爆型防爆柜的主腔內(nèi)，通過接線柱和礦用電纜連接到上層放置鋰離子電池安全管理系統(tǒng)的元器件腔體內(nèi)；通過接線柱和礦用電纜連接到隔爆型防爆柜接線腔內(nèi)，接線腔再通過礦用電纜連接防爆充電裝置、各種防爆負載裝置；移動小車用于安裝固定礦用鋰離子電池模組，并通過小車底部的輪子可以快速的完成拆裝礦用鋰離子電池模組；礦用鋰離子電池模組是礦用鋰離子單體電池通過連接片串聯(lián)而成，安裝在底部是不銹鋼外殼，上蓋是PPS絕緣材料構成的防護腔體內(nèi)部，礦用鋰離子單體電池中間采用絕緣陶瓷隔離；防爆電池管理系統(tǒng)設置有多組數(shù)據(jù)采集模塊、主控模塊、顯示模塊、漏電檢測模塊；數(shù)據(jù)采集模塊通過接線柱分別采集礦用鋰離子電池模組的電壓以及電流；并通過主控模塊的CAN通訊端口發(fā)送到主控模塊上，同時可以顯示在顯示模塊上；漏電檢測模塊的一端連接在一種用于Ⅰ類和Ⅱ類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的正極，一端連接在一種用于Ⅰ類和Ⅱ類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的負極，一端連接在一種用于Ⅰ類和Ⅱ類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的地線上，并通過主控模塊的CAN通訊端口發(fā)送到主控模塊上；高壓保護箱設置有DC/DC電源模塊、電流傳感器、充電接觸器、放電接觸器、充電快速熔斷器、放電快速熔斷器，它們各自通過多條信號線連接防爆電池管理系統(tǒng)；隔爆型轉(zhuǎn)換開關是通過接線腔的礦用電纜連接到一種用于Ⅰ類和Ⅱ類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的高壓保護箱內(nèi)部DC/DC電源模塊輸入端。
【專利說明】—種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置

【技術領域】
[0001]一種用于爆炸性氣體、爆炸性粉塵以及危險火災環(huán)境下的，以礦用鋰離子電池模組為能源的隔爆型鋰離子電源裝置，涉及石油、化工以及煤礦等工業(yè)環(huán)境。

【背景技術】
[0002]隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展和礦山裝備技術進步，監(jiān)測通信系統(tǒng)、緊急避險設施、井下運輸車輛等對防爆電源的容量要求迫切，同時GB3836.2-2010《爆炸性環(huán)境第2部分:由隔爆外殼“d”保護的設備》中明確禁止存在析氫危險的蓄電池在隔爆外殼內(nèi)使用。為滿足目前煤礦裝備的迫切需要，在充分研究、反復論證以及進行相關試驗研究的基礎上，開發(fā)出了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置。由于磷酸鐵鋰電池具有如下優(yōu)點，使其特別適合應用于用于I類和II類防爆炸環(huán)境下:1、不析氫；2、循環(huán)壽命長，可達2000次；3、環(huán)保、無污染。本發(fā)明將礦用鋰離子電池模組、鋰離子電池安全管理系統(tǒng)、高壓保護箱放置安裝在隔爆型防爆柜內(nèi)部，即使礦用鋰離子電池模組、鋰離子電池安全管理系統(tǒng)、高壓保護箱等電器部件因可能存在的自燃、短路、高溫而產(chǎn)生火花或者放電，也不會和可燃物(例如瓦斯氣體等)接觸引發(fā)事故。
實用新型內(nèi)容
[0003]本發(fā)明采取了如下的技術方案:一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:包括隔爆型防爆柜1、移動小車4、礦用鋰離子電池模組5、鋰離子電池安全管理系統(tǒng)2、高壓保護箱4、隔爆型轉(zhuǎn)換開關以及礦用電纜組件構成；所述隔爆型防爆柜結構上三個隔爆腔體彼此隔離，同時不影響電氣連接，其中一個腔體放生故障不會影響其他腔體；所述隔爆型防爆柜的隔爆腔體的法蘭上開有密封槽，安裝油封，用于提高一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的防水防塵等級；所述隔爆型防爆柜內(nèi)壁絕緣采用耐電弧陶瓷絕緣漆，并在隔爆型防爆柜內(nèi)壁與電氣部件間裝有PPS材料的絕緣防護板，以提高一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的絕緣以及防護能力；所述移動小車用于安裝、固定以及快速拆裝礦用鋰離子電池模組；所述礦用鋰離子電池模組是礦用鋰離子單體電池組合，使礦用鋰離子單體電池的固定、安裝更加可靠；所述礦用鋰離子電池模組中礦用鋰離子單體電池中間采用絕緣陶瓷隔離，解決了礦用鋰離子單體電池的絕緣以及防護問題；所述礦用鋰離子電池模組中上蓋采用PPS絕緣材料，解決了礦用鋰離子電池模組外殼的絕緣以及防護問題；所述防爆電池管理系統(tǒng)具有多重安全防護功能，保證人身安全:過充電壓保護功能、過充電壓保護失效檢測功能、過放電壓保護功能、過放電壓保護失效檢測功能、充電過流保護功能、放電過流保護功能、輸出短路保護功能、溫度保護功能、均衡充電保護功能、電池信息采集線開路保護功能以及絕緣監(jiān)測保護功能；所述防爆電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸采用CAN2.0通訊；所述防爆電池管理系統(tǒng)具有充電均衡功能，保證了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的使用壽命和減少了維護成本；所述防爆電池管理系統(tǒng)采用一種全新的漏電檢測模塊，漏電檢測模塊內(nèi)部加裝隔離電路，保證了漏電檢測模塊的檢測功能，又保證了漏電檢測模塊本身的安全；所述高壓保護箱采用快速熔斷器，保證了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置10ms內(nèi)完成短路保護；所述高壓保護箱分別采用兩組接觸器和快速熔斷器，實現(xiàn)了充電與放電電路的分離，保證了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的使用安全；
[0004]所述高壓保護箱通過電流傳感器檢測一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的電流，并將電流數(shù)據(jù)通過礦用電纜傳輸?shù)椒辣姵毓芾硐到y(tǒng)，防爆電池管理系統(tǒng)控制充放電接觸器控制一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置充電、放電以及保護功能；所述高壓保護箱中的DC/DC電源模塊為防爆電池管理系統(tǒng)提供電源，同時可以對外輸出24V電壓；所述高壓保護箱可以同時輸出24V和312V兩種電壓模式；所述隔爆型轉(zhuǎn)換開關是通過接線腔的礦用電纜連接到一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的高壓保護箱內(nèi)部DC/DC電源模塊輸入端，采用機械式開關控制DC/DC電源模塊輸入端，達到有效的控制目的。本發(fā)明的有益效果:一.礦用鋰離子電池模組、鋰離子電池安全管理系統(tǒng)、高壓保護箱放置安裝在隔爆型防爆柜內(nèi)部，即使礦用鋰離子電池模組、鋰離子電池安全管理系統(tǒng)、高壓保護箱等電器部件因可能存在的自燃、短路、高溫而產(chǎn)生火花或者放電，也不會和可燃物(例如瓦斯氣體等)接觸引發(fā)事故，從而避免了人生安全等重大事故的發(fā)生。二.鋰離子電池安全管理系統(tǒng)能實時采集礦用鋰離子單體電池和礦用鋰離子電池模組的溫度、電壓、電流并對其進行有效管理，使礦用鋰離子單體電池和礦用鋰離子電池模組處于最佳的安全工作狀態(tài)；三、隔爆型防爆柜的隔爆腔體的法蘭上開有密封槽，安裝油封，提高了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的防水防塵等級；四、移動小車用于安裝、固定以及快速拆裝礦用鋰離子電池模組；提高了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置維護、保養(yǎng)的效率；五、防爆電池管理系統(tǒng)采用一種全新的漏電檢測模塊，漏電檢測模塊內(nèi)部加裝隔離電路，既保證了漏電檢測模塊的檢測功能，又隔離了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的高壓，保證了人身的安全。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為本發(fā)明的法蘭密封結構示意圖；圖3為本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；圖4為本發(fā)明的高壓保護箱原理圖。

【具體實施方式】
[0006]參考圖1，如圖1所示隔爆型防爆柜由彼此獨立的三個隔爆腔體組成，通過隔板上設置有多個接線柱完成腔體間的電氣連接；礦用鋰離子電池模組放置于隔爆型防爆柜的主腔內(nèi)，通過接線柱和礦用電纜連接到上層放置鋰離子電池安全管理系統(tǒng)的元器件腔體內(nèi)；通過接線柱和礦用電纜連接到隔爆型防爆柜接線腔內(nèi)，接線腔再通過礦用電纜連接防爆充電裝置、各種防爆負載裝置；參考圖2，如圖2所示隔爆型防爆柜的三個隔爆腔體設計有法蘭和帶法蘭的蓋子，在隔爆腔體的法蘭上開有密封槽，用于安裝油封；所述隔爆型防爆柜內(nèi)壁絕緣采用耐電弧陶瓷絕緣漆，并在隔爆型防爆柜內(nèi)壁與電氣部件間裝有PPS材料的絕緣防護板；所述移動小車用于安裝固定礦用鋰離子電池模組，并通過小車底部的輪子可以快速的完成拆裝礦用鋰離子電池模組；參考圖3，如圖3所示礦用鋰離子電池模組是礦用鋰離子單體電池通過連接片串聯(lián)而成，安裝在底部是不銹鋼外殼，上蓋是PPS絕緣材料構成的防護腔體內(nèi)部，礦用鋰離子單體電池中間采用絕緣陶瓷隔離；參考圖4，如圖4所示防爆電池管理系統(tǒng)設置有多組數(shù)據(jù)采集模塊、主控模塊、顯示模塊、漏電檢測模塊；數(shù)據(jù)采集模塊通過接線柱分別采集礦用鋰離子電池模組的電壓以及電流；并通過主控模塊的CAN通訊端口發(fā)送到主控模塊上，同時可以顯示在顯示模塊上；漏電檢測模塊的一端連接在一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的正極，一端連接在一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的負極，一端連接在一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的地線上，并通過主控模塊的CAN通訊端口發(fā)送到主控模塊上，隔爆型轉(zhuǎn)換開關是通過接線腔的礦用電纜連接到一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的高壓保護箱內(nèi)部DC/DC電源模塊輸入端；參考圖4，如圖4所示高壓保護箱設置有DC/DC電源模塊、電流傳感器、充電接觸器、放電接觸器、充電快速熔斷器、放電快速熔斷器，它們各自通過多條信號線連接防爆電池管理系統(tǒng)。綜上所述:本發(fā)明對一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的保護通過結構和控制方面得以實現(xiàn):機械方面:
1、在隔爆型防爆柜的隔爆腔體的法蘭上開有密封槽，安裝油封，提高一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的防水防塵等級；2、在隔爆型防爆柜內(nèi)壁絕緣采用耐電弧陶瓷絕緣漆，并在隔爆型防爆柜內(nèi)壁與電氣部件間裝有PPS材料的絕緣防護板，以提高一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的絕緣以及防護能力；3、在礦用鋰離子電池模組中礦用鋰離子單體電池中間采用絕緣陶瓷隔離，解決了礦用鋰離子單體電池的絕緣以及防護問題；4、所述礦用鋰離子電池模組中上蓋采用PPS絕緣材料，解決了礦用鋰離子電池模組外殼的絕緣以及防護問題；電氣保護方面:1、防爆電池管理系統(tǒng)設計多重安全防護功能，保證人身安全:過充電壓保護功能、過充電壓保護失效檢測功能、過放電壓保護功能、過放電壓保護失效檢測功能、充電過流保護功能、放電過流保護功能、輸出短路保護功能、溫度保護功能、均衡充電保護功能、電池信息采集線開路保護功能以及絕緣監(jiān)測保護功能；2、防爆電池管理系統(tǒng)設計充電均衡功能，保證了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的使用安全和減少了維護成本；3、防爆電池管理系統(tǒng)采用一種全新的漏電檢測模塊，漏電檢測模塊內(nèi)部加裝隔離電路，保證了漏電檢測模塊的檢測功能，又保證了漏電檢測模塊本身的安全；4、高壓保護箱采用快速熔斷器，保證了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置10ms內(nèi)完成短路保護；5、高壓保護箱分別采用兩組接觸器和快速熔斷器，實現(xiàn)了充電與放電電路的分離，保證了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的使用安全。
【權利要求】
1.一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:包括隔爆型防爆柜、移動小車、礦用鋰離子電池模組、鋰離子電池安全管理系統(tǒng)、高壓保護箱、隔爆型轉(zhuǎn)換開關以及礦用電纜組件構成；所述隔爆型防爆柜由彼此獨立的三個隔爆腔體組成，通過隔板上設置有多個接線柱完成腔體間的電氣連接；礦用鋰離子電池模組放置于隔爆型防爆柜的主腔內(nèi)，通過接線柱和礦用電纜連接到上層放置鋰離子電池安全管理系統(tǒng)的元器件腔體內(nèi)；通過接線柱和礦用電纜連接到隔爆型防爆柜接線腔內(nèi)，接線腔再通過礦用電纜連接防爆充電裝置、各種防爆負載裝置；所述隔爆型防爆柜的三個隔爆腔體設計有法蘭和帶法蘭的蓋子，在隔爆腔體的法蘭上開有密封槽，用于安裝油封；所述隔爆型防爆柜內(nèi)壁絕緣采用耐電弧陶瓷絕緣漆，并在隔爆型防爆柜內(nèi)壁與電氣部件間裝有PPS材料的絕緣防護板；所述移動小車用于安裝固定礦用鋰離子電池模組，并通過小車底部的輪子可以快速的完成拆裝礦用鋰離子電池模組；所述礦用鋰離子電池模組是礦用鋰離子單體電池通過連接片串聯(lián)而成，安裝在底部是不銹鋼外殼，上蓋是PPS絕緣材料構成的防護腔體內(nèi)部，礦用鋰離子單體電池中間采用絕緣陶瓷隔離；所述防爆電池管理系統(tǒng)設置有多組數(shù)據(jù)采集模塊、主控模塊、顯示模塊、漏電檢測模塊；數(shù)據(jù)采集模塊通過接線柱分別采集礦用鋰離子電池模組的電壓以及電流；并通過主控模塊的CAN通訊端口發(fā)送到主控模塊上，同時可以顯示在顯示模塊上；漏電檢測模塊的一端連接在一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的正極，一端連接在一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的負極，一端連接在一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的地線上，并通過主控模塊的CAN通訊端口發(fā)送到主控模塊上；所述高壓保護箱設置有DC/DC電源模塊、電流傳感器、充電接觸器、放電接觸器、充電快速熔斷器、放電快速熔斷器，它們各自通過多條信號線連接防爆電池管理系統(tǒng)；所述隔爆型轉(zhuǎn)換開關是通過接線腔的礦用電纜連接到一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的高壓保護箱內(nèi)部DC/DC電源模塊輸入端。
2.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述隔爆型防爆柜結構上三個隔爆腔體彼此隔離，同時不影響電氣連接，其中一個腔體放生故障不會影響其他腔體。
3.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述隔爆型防爆柜的隔爆腔體的法蘭上開有密封槽，安裝油封，用于提高一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的防水防塵等級。
4.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述隔爆型防爆柜內(nèi)壁絕緣采用耐電弧陶瓷絕緣漆，并在隔爆型防爆柜內(nèi)壁與電氣部件間裝有PPS材料的絕緣防護板，以提高一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的絕緣以及防護能力。
5.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述移動小車用于安裝、固定以及快速拆裝礦用鋰離子電池模組。
6.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述礦用鋰離子電池模組是礦用鋰離子單體電池組合，使礦用鋰離子單體電池的固定、安裝更加可靠。
7.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述礦用鋰離子電池模組中礦用鋰離子單體電池中間采用絕緣陶瓷隔離，解決了礦用鋰離子單體電池的絕緣以及防護問題。
8.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述礦用鋰離子電池模組中上蓋采用PPS絕緣材料，解決了礦用鋰離子電池模組外殼的絕緣以及防護問題。
9.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述防爆電池管理系統(tǒng)具有多重安全防護功能，保證人身安全:過充電壓保護功能、過充電壓保護失效檢測功能、過放電壓保護功能、過放電壓保護失效檢測功能、充電過流保護功能、放電過流保護功能、輸出短路保護功能、溫度保護功能、均衡充電保護功能、電池信息采集線開路保護功能以及絕緣監(jiān)測保護功能。
10.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述防爆電池管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸采用CAN2.0通訊。
11.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述防爆電池管理系統(tǒng)具有充電均衡功能，保證了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的使用壽命和減少了維護成本。
12.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述防爆電池管理系統(tǒng)采用一種全新的漏電檢測模塊，漏電檢測模塊內(nèi)部加裝隔離電路，保證了漏電檢測模塊的檢測功能，又保證了漏電檢測模塊本身的安全。
13.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述高壓保護箱采用快速熔斷器，保證了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置looms內(nèi)完成短路保護。
14.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述高壓保護箱分別采用兩組接觸器和快速熔斷器，實現(xiàn)了充電與放電電路的分離，保證了一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的使用安全。
15.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述高壓保護箱通過電流傳感器檢測一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的電流，并將電流數(shù)據(jù)通過礦用電纜傳輸?shù)椒辣姵毓芾硐到y(tǒng)，防爆電池管理系統(tǒng)控制充放電接觸器控制一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置充電、放電以及保護功能。
16.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述高壓保護箱中的DC/DC電源模塊為防爆電池管理系統(tǒng)提供電源，同時可以對外輸出24V電壓。
17.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述高壓保護箱可以同時輸出24V和312V兩種電壓模式。
18.根據(jù)權利要求1中所述的一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置，其特征在于:所述隔爆型轉(zhuǎn)換開關是通過接線腔的礦用電纜連接到一種用于I類和II類防爆環(huán)境的隔爆型鋰離子電源裝置的高壓保護箱內(nèi)部DC/DC電源模塊輸入端，采用機械式開關控制DC/DC電源模塊輸入端，達到有效的控制目的。
【文檔編號】H02J7/00GK204103511SQ201420250447
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年5月16日 優(yōu)先權日:2014年5月16日
【發(fā)明者】張偉, 王鵬 申請人:深圳市德塔電動汽車科技有限公司