一种矿用防爆电池箱及电池保护方法技术

本发明专利技术公开了一种矿用防爆电池箱及电池保护方法，该防爆电池箱由防爆壳体、高压配电盒和电池单元、手动隔离开关、泄压装置和隔爆型线缆引入装置组成。所述防爆壳体包括二个独立腔体：第一腔体、第二腔体；所述第一腔体内放置电池单元、第二腔体内放置高压配电盒。所述高压配电盒包括电池管理系统（BMS）控制板、快速熔断器、直流接触器和分流器；该矿用防爆电池箱内能够放置上百个锂离子电池，在满足井下设备对高电压、大容量的电池使用需求时，能对每一个锂离子电池进行精确监控和保护；避免过充、过放、过温、过流、短路等故障对锂离子电池的损坏，极大提高了井下使用锂离子电池的安全性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用防爆电池箱及电池保护方法


[0001]本专利技术属于煤矿蓄电池设备领域，具体的说是一种矿用防爆电池箱及电池保护方法。

技术介绍

[0002]由于煤矿井下存在瓦斯等易燃、易爆气体，当电火花能量及温度达到一定条件时，可引发井下瓦斯爆炸的恶性事故，造成重大人员伤亡和经济损失。因此，在井下环境所使用的电气设备都必须满足煤矿防爆要求，防止电气设备产生电火花引发井下瓦斯爆炸。
[0003]随着锂电池行业的快速发展，锂离子蓄电池以其优良的使用性能，逐渐在煤矿井下设备中广泛应用。为满足高电压、大容量的使用需求，需要几十甚至上百个锂离子蓄电池进行串联连接。但是锂离子蓄电池在过充、过放、过温、短路等极端条件下可能发生自燃、自爆等问题。随着使用锂离子蓄电池的数量越多，发生问题的概率也越高。因此，如何安全、合理的放置数量众多的锂离子电池并能够对其进行全面的安全保护，防止其爆炸，同时满足井下防爆要求是困扰锂离子电池在井下使用的难题。目前井下还没有能够放置大量锂离子电池并能对其进行全面保护、满足井下防爆要求的同类产品出现。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种矿用防爆电池箱，该防爆电池箱能够放置大量锂离子蓄电池，并对每个锂离子蓄电池进行严格监测和全面保护。同时，对箱体结构进行特殊的设计，确保当锂离子蓄电池发生问题时不会引发井下瓦斯爆炸。
[0005]本专利技术采用的技术方案是：一种矿用防爆电池箱，由防爆壳体、高压配电盒、电池单元、手动隔离开关、泄压装置和隔爆型线缆引入装置组成。所述防爆壳体内部包括第一腔体和第二腔体二个独立腔体；所述第一腔体内放置电池单元，第二腔体内放置高压配电盒。
[0006]优选地，所述第二腔体内还包含隔爆接线腔，所述隔爆接线腔外壳装有至少一个隔爆型线缆引入装置。所述隔爆接线腔的侧壁装有隔爆型接线端子J5、J6、J7、J8。高压配电盒通过隔爆型接线端子J5、J6、J7、J8以及隔爆型线缆引入装置与外部设备连接。
[0007]优选地，所述第一腔体的壳体上装有泄压装置，该装置能够在内部电池单元爆炸时快速安全的将箱体内的高压气体排到外面，并确保不会引爆箱外的瓦斯气体。
[0008]优选地，所述第一腔体和第二腔体之间的隔板上安装有隔爆型接线端子J1、J2和J3，第一腔体内的电池单元与第二腔体内的高压配电盒通过隔爆型接线端子J1、J2和J3进行连接；优选地，所述第二腔体的壳体上安装有手动隔离开关，所述手动隔离开关的手柄轴贯穿第二腔体的壳体。所述手动隔离开关的开关触点位于第二腔体内部。并串接于高压配电盒的输入端I+、I
‑
和隔爆型接线端子J7、J8 之间；所述电池单元由第1电池模组、第2电池模组、
……
第n电池模组共2
‑
50个电池模组串联组成，每个电池模组带有+、—和CAN接线端。
[0009]所述电池模组由第1电池电芯、第2电池电芯、
……
第n电池电芯共4
‑
50个电池电芯串联组成，每个电池模组还包括电池管理系统（BMS）控制板一，所述电池管理系统（BMS）控制板一用于采集每个电池电芯的电压和温度数据。
[0010]所述高压配电盒包括电池管理系统（BMS）控制板二、快速熔断器、直流接触器和分流器。所述快速熔断器和直流接触器串接于O+和I+端子之间的铜排。所述分流器主回路的1和2端子串接在O
‑
和I
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端子之间的铜排，分流器副回路的3和4端子与电池管理系统（BMS）控制板二的Iin端连接。电池管理系统（BMS）控制板二通过分流器采集电流数据。
[0011]优选的，高压配电盒的电池管理系统（BMS）控制板二通过通讯总线形式与所有电池模组的电池管理系统（BMS）控制板一进行通讯，并采集每个电池电芯的电压、温度数据，以实现并对每个电池电芯的监控和保护。
[0012]优选的，高压配电盒的电池管理系统（BMS）控制板二通过通讯总线形式与外部设备进行通讯，接收外部设备发送的外部允许吸合信号，并反馈给外部设备如电池电压、电流、温度、故障保护等数据信息。
[0013]基于上述矿用防爆电池箱，提出了一种对电池单元的保护方法，该方法包括以下步骤：步骤一：电池管理系统（BMS）控制板二读取每个电池电芯的电压和温度数据，并采集分流器电流数据。同时，与外部设备进行通讯。
[0014]步骤二：电池管理系统（BMS）控制板二将读取的每个电池电芯的电压与电池电芯允许的最高充电电压和最低放电电压进行比较。当读取电压大于最高充电电压时进行过充保护，断开直流接触器。当读取电压小于最低放电电压时进行过放保护，断开直流接触器。
[0015]步骤三：电池管理系统（BMS）控制板二将读取的每个电池电芯的温度与电池电芯允许的最高温度和最低温度进行比较。当读取温度大于最高温度时，进行过温保护，断开直流接触器；当读取温度小于最低温度进行时低温保护，断开直流接触器。
[0016]步骤四：电池管理系统（BMS）控制板二将采集的电流与电池电芯允许的最大电流进行比较。当采集电流大于最大电流的1.1倍并且小于其2倍时，进行过流保护，断开直流接触器；当采集电流大于等于最大电流的2倍时，进行短路保护，断开直流接触器。
[0017]步骤五：检测是否有外部设备发出的允许吸合指令，若有，则闭合直流接触，否则断开直流接触器。
[0018]步骤六：返回步骤一。
[0019]本专利技术的有益效果为：本专利技术一种矿用防爆电池箱内最多可放置250个锂离子电池。在满足井下设备对高电压、大容量的电池使用需求的同时，能够对每一个锂离子电池进行精确监控和保护，最大限度保护电池单元安全稳定运行，避免过充、过放、过温、过流、短路等故障发生对锂离子电池进行损坏，提高了井下使用锂离子电池的安全性。
[0020]本专利技术通过采用特殊箱体结构设计：将电池单元放置在独立腔体，同时在电池所在腔体外壳安装泄压装置，能够确保电池单元即使在极端情况下发生爆炸时，也能快速安全的将腔体内部高压气体排出，并确保不会引爆外面瓦斯气体，进一步保证了井下使用锂离子电池的安全性。
附图说明
[0021]图1为矿用防爆电池箱组成结构示意图；图2为电池单元内电池模组连接示意图；图3为电池模组与高压配电盒连接示意图；图中：1. 防爆壳体、2.高压配电盒、3.电池单元、4. 第一腔体、5.第二腔体、6.隔爆接线腔、7.手动隔离开关、8.泄压装置、9.隔爆型线缆引入装置、13. 电池管理系统（BMS）控制板一、14. 电池管理系统（BMS）控制板二、16.快速熔断器、17.直流接触器、18.分流器。
具体实施方式
[0022]下面结合附图及实施例详述本专利技术。
[0023]如图1所示，一种矿用防爆电池箱，由防爆壳体1、高压配电盒2、电池单元3、手动隔离开关7、泄压装置8和隔爆型线缆引入装置9组成。所述防爆壳体1内部包括二个独立腔体：第一腔体4和第二腔体5；所述第一腔体4内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿用防爆电池箱，其特征在于：该防爆电池箱由防爆壳体（1）、高压配电盒（2）、电池单元（3）、手动隔离开关（7）、泄压装置（8）和隔爆型线缆引入装置（9）组成；所述防爆壳体（1）内部包括第一腔体（4）和第二腔体（5）二个独立腔体，所述第一腔体（4）内放置电池单元（3）、第二腔体（5）内放置高压配电盒（2）；所述第二腔体5内还包含隔爆接线腔（6），所述隔爆接线腔（6）外壳装有至少一个隔爆型线缆引入装置（9）；所述隔爆接线腔（6）的侧壁装有隔爆型接线端子J5、J6、J7和J8，高压配电盒（2）通过隔爆型接线端子J5、J6、J7和J8以及隔爆型线缆引入装置（9）与外部设备连接；所述第一腔体（4）的壳体上装有泄压装置（8），所述第一腔体（4）和第二腔体（5）之间的隔板上安装有隔爆型接线端子J1、J2和J3，第一腔体（4）内的电池单元（3）与第二腔体（5）内的高压配电盒（2）通过隔爆型接线端子J1、J2和J3连接；所述第二腔体（5）的壳体上安装有手动隔离开关（7），所述手动隔离开关（7）的手柄轴贯穿第二腔体（5）的壳体设置；所述手动隔离开关（7）的开关触点位于第二腔体（5）内部，并串接于高压配电盒（2）的输入端I+、I
‑
和隔爆型接线端子J7、J8之间。2.根据权利要求1所述一种矿用防爆电池箱，其特征在于：所述电池单元（3）由第1电池模组、第2电池模组、
……
第n电池模组共2
‑
50个电池模组串联组成，每个电池模组带有+、—和CAN接线端；所述电池模组由第1电池电芯、第2电池电芯、
……
第n电池电芯共4
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50个电池电芯串联组成，其中第1电池电芯的负极接第2电池电芯的正极，第2电池电芯的负极接第3电池电芯的正极，.....以此类推；每个电池模组还包括电池管理系统（BMS）控制板一（13）；所述电池电芯为锂离子蓄电池。3.根据权利要求1所述一种矿用防爆...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆文涛，丁彬，张凤海，王永军，李晨，朱海军，
申请(专利权)人：中信重工开诚智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：