一种用于Ⅰ类和Ⅱ类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于Ⅰ类和Ⅱ类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，它由隔爆型防爆柜、移动小车、矿用锂离子电池模组、锂离子电池安全管理系统、高压保护箱、隔爆型转换开关以及矿用电缆组件构成。隔爆型防爆柜由彼此独立的三个隔爆腔体组成，通过隔板上设置有多个接线柱完成腔体间的电气连接；矿用锂离子电池模组放置于隔爆型防爆柜的主腔内，通过接线柱和矿用电缆连接到上层放置锂离子电池安全管理系统的元器件腔体内；通过接线柱和矿用电缆连接到隔爆型防爆柜接线腔内，接线腔再通过矿用电缆连接防爆充电装置、各种防爆负载装置；移动小车用于安装固定矿用锂离子电池模组，并通过小车底部的轮子可以快速的完成拆装矿用锂离子电池模组；矿用锂离子电池模组是矿用锂离子单体电池通过连接片串联而成，安装在底部是不锈钢外壳，上盖是PPS绝缘材料构成的防护腔体内部，矿用锂离子单体电池中间采用绝缘陶瓷隔离；防爆电池管理系统设置有多组数据采集模块、主控模块、显示模块、漏电检测模块；数据采集模块通过接线柱分别采集矿用锂离子电池模组的电压以及电流；并通过主控模块的CAN通讯端口发送到主控模块上，同时可以显示在显示模块上；漏电检测模块的一端连接在一种用于Ⅰ类和Ⅱ类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的正极，一端连接在一种用于Ⅰ类和Ⅱ类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的负极，一端连接在一种用于Ⅰ类和Ⅱ类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的地线上，并通过主控模块的CAN通讯端口发送到主控模块上；高压保护箱设置有DC/DC电源模块、电流传感器、充电接触器、放电接触器、充电快速熔断器、放电快速熔断器，它们各自通过多条信号线连接防爆电池管理系统；隔爆型转换开关是通过接线腔的矿用电缆连接到一种用于Ⅰ类和Ⅱ类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的高压保护箱内部DC/DC电源模块输入端。
【专利说明】—种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置
【技术领域】
[0001]一种用于爆炸性气体、爆炸性粉尘以及危险火灾环境下的，以矿用锂离子电池模组为能源的隔爆型锂离子电源装置，涉及石油、化工以及煤矿等工业环境。
【背景技术】
[0002]随着煤炭工业的发展和矿山装备技术进步，监测通信系统、紧急避险设施、井下运输车辆等对防爆电源的容量要求迫切，同时GB3836.2-2010《爆炸性环境第2部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》中明确禁止存在析氢危险的蓄电池在隔爆外壳内使用。为满足目前煤矿装备的迫切需要，在充分研究、反复论证以及进行相关试验研究的基础上，开发出了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置。由于磷酸铁锂电池具有如下优点，使其特别适合应用于用于I类和II类防爆炸环境下:1、不析氢；2、循环寿命长，可达2000次；3、环保、无污染。本发明将矿用锂离子电池模组、锂离子电池安全管理系统、高压保护箱放置安装在隔爆型防爆柜内部，即使矿用锂离子电池模组、锂离子电池安全管理系统、高压保护箱等电器部件因可能存在的自燃、短路、高温而产生火花或者放电，也不会和可燃物(例如瓦斯气体等)接触引发事故。
实用新型内容
[0003]本发明采取了如下的技术方案:一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:包括隔爆型防爆柜1、移动小车4、矿用锂离子电池模组5、锂离子电池安全管理系统2、高压保护箱4、隔爆型转换开关以及矿用电缆组件构成；所述隔爆型防爆柜结构上三个隔爆腔体彼此隔离，同时不影响电气连接，其中一个腔体放生故障不会影响其他腔体；所述隔爆型防爆柜的隔爆腔体的法兰上开有密封槽，安装油封，用于提高一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的防水防尘等级；所述隔爆型防爆柜内壁绝缘采用耐电弧陶瓷绝缘漆，并在隔爆型防爆柜内壁与电气部件间装有PPS材料的绝缘防护板，以提高一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的绝缘以及防护能力；所述移动小车用于安装、固定以及快速拆装矿用锂离子电池模组；所述矿用锂离子电池模组是矿用锂离子单体电池组合，使矿用锂离子单体电池的固定、安装更加可靠；所述矿用锂离子电池模组中矿用锂离子单体电池中间采用绝缘陶瓷隔离，解决了矿用锂离子单体电池的绝缘以及防护问题；所述矿用锂离子电池模组中上盖采用PPS绝缘材料，解决了矿用锂离子电池模组外壳的绝缘以及防护问题；所述防爆电池管理系统具有多重安全防护功能，保证人身安全:过充电压保护功能、过充电压保护失效检测功能、过放电压保护功能、过放电压保护失效检测功能、充电过流保护功能、放电过流保护功能、输出短路保护功能、温度保护功能、均衡充电保护功能、电池信息采集线开路保护功能以及绝缘监测保护功能；所述防爆电池管理系统数据传输采用CAN2.0通讯；所述防爆电池管理系统具有充电均衡功能，保证了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的使用寿命和减少了维护成本；所述防爆电池管理系统采用一种全新的漏电检测模块，漏电检测模块内部加装隔离电路，保证了漏电检测模块的检测功能，又保证了漏电检测模块本身的安全；所述高压保护箱采用快速熔断器，保证了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置10ms内完成短路保护；所述高压保护箱分别采用两组接触器和快速熔断器，实现了充电与放电电路的分离，保证了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的使用安全；
[0004]所述高压保护箱通过电流传感器检测一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的电流，并将电流数据通过矿用电缆传输到防爆电池管理系统，防爆电池管理系统控制充放电接触器控制一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置充电、放电以及保护功能；所述高压保护箱中的DC/DC电源模块为防爆电池管理系统提供电源，同时可以对外输出24V电压；所述高压保护箱可以同时输出24V和312V两种电压模式；所述隔爆型转换开关是通过接线腔的矿用电缆连接到一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的高压保护箱内部DC/DC电源模块输入端，采用机械式开关控制DC/DC电源模块输入端，达到有效的控制目的。本发明的有益效果:一.矿用锂离子电池模组、锂离子电池安全管理系统、高压保护箱放置安装在隔爆型防爆柜内部，即使矿用锂离子电池模组、锂离子电池安全管理系统、高压保护箱等电器部件因可能存在的自燃、短路、高温而产生火花或者放电，也不会和可燃物(例如瓦斯气体等)接触引发事故，从而避免了人生安全等重大事故的发生。二.锂离子电池安全管理系统能实时采集矿用锂离子单体电池和矿用锂离子电池模组的温度、电压、电流并对其进行有效管理，使矿用锂离子单体电池和矿用锂离子电池模组处于最佳的安全工作状态；三、隔爆型防爆柜的隔爆腔体的法兰上开有密封槽，安装油封，提高了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的防水防尘等级；四、移动小车用于安装、固定以及快速拆装矿用锂离子电池模组；提高了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置维护、保养的效率；五、防爆电池管理系统采用一种全新的漏电检测模块，漏电检测模块内部加装隔离电路，既保证了漏电检测模块的检测功能，又隔离了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的高压，保证了人身的安全。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的法兰密封结构示意图；图3为本发明的系统原理图；图4为本发明的高压保护箱原理图。
【具体实施方式】
[0006]参考图1，如图1所示隔爆型防爆柜由彼此独立的三个隔爆腔体组成，通过隔板上设置有多个接线柱完成腔体间的电气连接；矿用锂离子电池模组放置于隔爆型防爆柜的主腔内，通过接线柱和矿用电缆连接到上层放置锂离子电池安全管理系统的元器件腔体内；通过接线柱和矿用电缆连接到隔爆型防爆柜接线腔内，接线腔再通过矿用电缆连接防爆充电装置、各种防爆负载装置；参考图2，如图2所示隔爆型防爆柜的三个隔爆腔体设计有法兰和带法兰的盖子，在隔爆腔体的法兰上开有密封槽，用于安装油封；所述隔爆型防爆柜内壁绝缘采用耐电弧陶瓷绝缘漆，并在隔爆型防爆柜内壁与电气部件间装有PPS材料的绝缘防护板；所述移动小车用于安装固定矿用锂离子电池模组，并通过小车底部的轮子可以快速的完成拆装矿用锂离子电池模组；参考图3，如图3所示矿用锂离子电池模组是矿用锂离子单体电池通过连接片串联而成，安装在底部是不锈钢外壳，上盖是PPS绝缘材料构成的防护腔体内部，矿用锂离子单体电池中间采用绝缘陶瓷隔离；参考图4，如图4所示防爆电池管理系统设置有多组数据采集模块、主控模块、显示模块、漏电检测模块；数据采集模块通过接线柱分别采集矿用锂离子电池模组的电压以及电流；并通过主控模块的CAN通讯端口发送到主控模块上，同时可以显示在显示模块上；漏电检测模块的一端连接在一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的正极，一端连接在一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的负极，一端连接在一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的地线上，并通过主控模块的CAN通讯端口发送到主控模块上，隔爆型转换开关是通过接线腔的矿用电缆连接到一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的高压保护箱内部DC/DC电源模块输入端；参考图4，如图4所示高压保护箱设置有DC/DC电源模块、电流传感器、充电接触器、放电接触器、充电快速熔断器、放电快速熔断器，它们各自通过多条信号线连接防爆电池管理系统。综上所述:本发明对一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的保护通过结构和控制方面得以实现:机械方面:
1、在隔爆型防爆柜的隔爆腔体的法兰上开有密封槽，安装油封，提高一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的防水防尘等级；2、在隔爆型防爆柜内壁绝缘采用耐电弧陶瓷绝缘漆，并在隔爆型防爆柜内壁与电气部件间装有PPS材料的绝缘防护板，以提高一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的绝缘以及防护能力；3、在矿用锂离子电池模组中矿用锂离子单体电池中间采用绝缘陶瓷隔离，解决了矿用锂离子单体电池的绝缘以及防护问题；4、所述矿用锂离子电池模组中上盖采用PPS绝缘材料，解决了矿用锂离子电池模组外壳的绝缘以及防护问题；电气保护方面:1、防爆电池管理系统设计多重安全防护功能，保证人身安全:过充电压保护功能、过充电压保护失效检测功能、过放电压保护功能、过放电压保护失效检测功能、充电过流保护功能、放电过流保护功能、输出短路保护功能、温度保护功能、均衡充电保护功能、电池信息采集线开路保护功能以及绝缘监测保护功能；2、防爆电池管理系统设计充电均衡功能，保证了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的使用安全和减少了维护成本；3、防爆电池管理系统采用一种全新的漏电检测模块，漏电检测模块内部加装隔离电路，保证了漏电检测模块的检测功能，又保证了漏电检测模块本身的安全；4、高压保护箱采用快速熔断器，保证了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置10ms内完成短路保护；5、高压保护箱分别采用两组接触器和快速熔断器，实现了充电与放电电路的分离，保证了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的使用安全。
【权利要求】
1.一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:包括隔爆型防爆柜、移动小车、矿用锂离子电池模组、锂离子电池安全管理系统、高压保护箱、隔爆型转换开关以及矿用电缆组件构成；所述隔爆型防爆柜由彼此独立的三个隔爆腔体组成，通过隔板上设置有多个接线柱完成腔体间的电气连接；矿用锂离子电池模组放置于隔爆型防爆柜的主腔内，通过接线柱和矿用电缆连接到上层放置锂离子电池安全管理系统的元器件腔体内；通过接线柱和矿用电缆连接到隔爆型防爆柜接线腔内，接线腔再通过矿用电缆连接防爆充电装置、各种防爆负载装置；所述隔爆型防爆柜的三个隔爆腔体设计有法兰和带法兰的盖子，在隔爆腔体的法兰上开有密封槽，用于安装油封；所述隔爆型防爆柜内壁绝缘采用耐电弧陶瓷绝缘漆，并在隔爆型防爆柜内壁与电气部件间装有PPS材料的绝缘防护板；所述移动小车用于安装固定矿用锂离子电池模组，并通过小车底部的轮子可以快速的完成拆装矿用锂离子电池模组；所述矿用锂离子电池模组是矿用锂离子单体电池通过连接片串联而成，安装在底部是不锈钢外壳，上盖是PPS绝缘材料构成的防护腔体内部，矿用锂离子单体电池中间采用绝缘陶瓷隔离；所述防爆电池管理系统设置有多组数据采集模块、主控模块、显示模块、漏电检测模块；数据采集模块通过接线柱分别采集矿用锂离子电池模组的电压以及电流；并通过主控模块的CAN通讯端口发送到主控模块上，同时可以显示在显示模块上；漏电检测模块的一端连接在一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的正极，一端连接在一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的负极，一端连接在一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的地线上，并通过主控模块的CAN通讯端口发送到主控模块上；所述高压保护箱设置有DC/DC电源模块、电流传感器、充电接触器、放电接触器、充电快速熔断器、放电快速熔断器，它们各自通过多条信号线连接防爆电池管理系统；所述隔爆型转换开关是通过接线腔的矿用电缆连接到一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的高压保护箱内部DC/DC电源模块输入端。
2.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述隔爆型防爆柜结构上三个隔爆腔体彼此隔离，同时不影响电气连接，其中一个腔体放生故障不会影响其他腔体。
3.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述隔爆型防爆柜的隔爆腔体的法兰上开有密封槽，安装油封，用于提高一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的防水防尘等级。
4.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述隔爆型防爆柜内壁绝缘采用耐电弧陶瓷绝缘漆，并在隔爆型防爆柜内壁与电气部件间装有PPS材料的绝缘防护板，以提高一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的绝缘以及防护能力。
5.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述移动小车用于安装、固定以及快速拆装矿用锂离子电池模组。
6.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述矿用锂离子电池模组是矿用锂离子单体电池组合，使矿用锂离子单体电池的固定、安装更加可靠。
7.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述矿用锂离子电池模组中矿用锂离子单体电池中间采用绝缘陶瓷隔离，解决了矿用锂离子单体电池的绝缘以及防护问题。
8.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述矿用锂离子电池模组中上盖采用PPS绝缘材料，解决了矿用锂离子电池模组外壳的绝缘以及防护问题。
9.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述防爆电池管理系统具有多重安全防护功能，保证人身安全:过充电压保护功能、过充电压保护失效检测功能、过放电压保护功能、过放电压保护失效检测功能、充电过流保护功能、放电过流保护功能、输出短路保护功能、温度保护功能、均衡充电保护功能、电池信息采集线开路保护功能以及绝缘监测保护功能。
10.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述防爆电池管理系统数据传输采用CAN2.0通讯。
11.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述防爆电池管理系统具有充电均衡功能，保证了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的使用寿命和减少了维护成本。
12.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述防爆电池管理系统采用一种全新的漏电检测模块，漏电检测模块内部加装隔离电路，保证了漏电检测模块的检测功能，又保证了漏电检测模块本身的安全。
13.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述高压保护箱采用快速熔断器，保证了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置looms内完成短路保护。
14.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述高压保护箱分别采用两组接触器和快速熔断器，实现了充电与放电电路的分离，保证了一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的使用安全。
15.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述高压保护箱通过电流传感器检测一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的电流，并将电流数据通过矿用电缆传输到防爆电池管理系统，防爆电池管理系统控制充放电接触器控制一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置充电、放电以及保护功能。
16.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述高压保护箱中的DC/DC电源模块为防爆电池管理系统提供电源，同时可以对外输出24V电压。
17.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述高压保护箱可以同时输出24V和312V两种电压模式。
18.根据权利要求1中所述的一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置，其特征在于:所述隔爆型转换开关是通过接线腔的矿用电缆连接到一种用于I类和II类防爆环境的隔爆型锂离子电源装置的高压保护箱内部DC/DC电源模块输入端，采用机械式开关控制DC/DC电源模块输入端，达到有效的控制目的。
【文档编号】H02J7/00GK204103511SQ201420250447
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】张伟, 王鹏 申请人:深圳市德塔电动汽车科技有限公司