防爆电池电源的制作方法

1.本实用新型涉及电池安全应用技术领域，尤其涉及一种防爆电池电源。


背景技术：

2.目前，煤矿井下使用的大容量防爆电池电源，通常由大量单体电池构成，电源箱能容纳和保护电池组。当单体电池发生极端故障如热失控时，会产生和释放大量气体，存在释放的气体在电源箱内积聚造成箱体因压力过大而发生爆炸性事故的风险，为电池电源的安全运行带来了极大的安全隐患，然而目前行业内无良好的解决方案，亟待解决。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术领域中的技术问题之一。
4.为此，本实用新型的目的在于提出一种防爆电池电源，实现电源控制模组和电池模组的隔离配置，以及实现针对第一防爆箱体的气体处理机制，有效降低电池热失控释放气体对箱体外围环境的影响，提升防爆电池电源整体的应用安全性。
5.为达到上述目的，本实用新型实施例提出的防爆电池电源，包括：第一防爆箱体和第二防爆箱体；设置在所述第一防爆箱体之中的电池模组，其中，所述电池模组包括第一区域和第二区域，所述第一区域包括所述电池模组中所有的电极，所述第二区域包括所述电池模组中所有的泄压阀；以及设置在所述第二防爆箱体之中的电源控制模组；设置在所述第一防爆箱体之中的气体处理装置，用于处理所述电池模组热失控过程中释放的气体。
6.本实用新型实施例提出的防爆电池电源，通过针对防爆电池电源配置第一防爆箱体和第二防爆箱体，在第一防爆箱体之中设置电池模组，以及设置在第一防爆箱体之中的气体处理装置，用于处理电池模组热失控过程中释放的气体，由此，实现电源控制模组和电池模组的隔离配置，以及实现针对第一防爆箱体的气体处理机制，有效降低电池热失控释放气体对箱体外围环境的影响，提升防爆电池电源整体的应用安全性。
7.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
8.本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
9.图1是本实用新型一实施例提出的防爆电池电源的结构示意图；
10.图2是本实用新型另一实施例提出的防爆电池电源的结构示意图；
11.图3是本实用新型另一实施例提出的电池模组的结构示意图；
12.图4是本实用新型另一实施例提出的电源控制模组的结构示意图；
13.图5是本实用新型另一实施例提出的电池包管理和保护单元的结构示意图。
具体实施方式
14.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
15.图1是本实用新型一实施例提出的防爆电池电源的结构示意图。
16.参见图1，该防爆电池电源10包括：第一防爆箱体11和第二防爆箱体12；设置在第一防爆箱体11之中的电池模组13，其中，电池模组13包括第一区域和第二区域，第一区域包括电池模组13中所有的电极131，第二区域包括电池模组13中所有的泄压阀132；以及设置在第二防爆箱体12之中的电源控制模组14；设置在第一防爆箱体11之中的气体处理装置20，用于处理电池模组13热失控过程中释放的气体。
17.本实施例中的气体处理装置20，当电池模组热失控过程中释放气体时，气体处理装置可自动处理所释放气体中的全部成分或特定成分。
18.本实用新型实施例中，以防爆电池电源10为锂电池进行示例，或者也可以为其他任意可能的煤矿井下作业用电池，对此不作限制。
19.可以理解的是，如果第一防爆箱体11之中配置的电池模组发生故障，导致热失控事故，则可能释放出大量的气体，比如氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等，由此，本实用新型实施例中可以在第一防爆箱体11之中设置气体处理装置20，从而及时的处理上述氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等气体。
20.该气体处理装置20可以通过物理吸附的原理处理气体，也可以通过化学反应的方式处理气体，比如可以内置具有气体吸附功能的材料，以吸附气体。内置的具有气体吸附功能的材料可以为一种材料也可以为多种材料的组合，对此不做限制。
21.本实用新型实施例中，正是通过针对第一防爆箱体11配置气体处理装置20，从而能够在电池模组处于热失控过程中，及时地处理电池模组所释放的气体，避免第一防爆箱体11内部压力瞬间增强而导致的爆燃风险，从而提升防爆电池电源整体应用的安全性能。
22.可选地，气体处理装置20，设置在第一防爆箱体11的防爆盖102上，或者，设置在第一防爆箱体11内部的自由空间中，或者，设置在第一防爆箱体内自由空间部分的箱壁上，安装方式灵活，具有较好的实用性。
23.在本实用新型的一些实施例中，参见图2，图2是本实用新型另一实施例提出的防爆电池电源的结构示意图，还包括：覆盖电池模组13的第一区域的第一浇封层133，第一浇封层133具有第一开口，第一开口对应泄压阀132，以使泄压阀132可以经第一开口排气。
24.在本实用新型的一些实施例中，参见图2，还包括：至少覆盖电池模组13的第二区域的第二浇封层134，其中，第二浇封层134的抗冲击强度小于泄压阀132打开时的冲击强度，以使泄压阀132泄压时冲破第二浇封层134。
25.在本实用新型的一些实施例中，参见图2，在图2中，还示出了气体处理装置20的两种安装位置，以虚线进行示例，包括第一安装位置210和第二安装位置220，第一安装位置210指示：气体处理装置20，设置在第一防爆箱体11的防爆盖102上，而第二安装位置220指示：气体处理装置20，设置在第一防爆箱体11内部的自由空间中。
26.另外一些实施例中，该气体处理装置20也可以设置在第一防爆箱体内自由空间部分的箱壁上，对此不做限制。
27.上述的电池模组13，可以由单体锂电池以串联或并联方式连接构成的电池包和与电池包配套的电池包管理和保护单元构成，上述的电源控制模组14可以例如包括电气电路开关单元和通信电路开关单元，参见图3，图3是本实用新型另一实施例提出的电池模组的结构示意图，电池模组包括：由单体锂电池以串联或并联方式连接构成的电池包201和与电池包配套的电池包管理和保护单元202，参见图4，图4是本实用新型另一实施例提出的电源控制模组的结构示意图，电源控制模组可以例如包括电气电路开关单元301和通信电路开关单元302。
28.上述电源控制模组14中的电气电路开关单元301和通信电路开关单元302均由一定数量的继电器、一定数量的保险丝和手动机械开关构成。
29.参考图5，图5是本实用新型另一实施例提出的电池包管理和保护单元的结构示意图，电池包管理和保护单元202包括由电池管理系统构成的管理单元20201和由继电器和熔断器构成的保护单元20202，其中管理单元20201实时监控电池包201中单体电池的电压、电流、温度和形变等信息，并控制保护单元20202的工作状态。
30.在本实用新型的一些实施例中，参见图2，还包括：设置在第一防爆箱体11之中的第一支撑件40，第一支撑件40用于支撑并固定电池模组13；设置在第二防爆箱体12之中的第二支撑件50，第二支撑件50用于支撑并固定电源控制模组14，也即是说，电池模组13可以经由第一支撑件40固定安装在第一防爆箱体11中，而电源控制模组14可以经由第二支撑件50固定安装在第二防爆箱体12之中，从而有效保障了电池模组13和电源控制模组14安装的稳固性能。
31.通常锂电池的主要潜在点火源为带电部件(例如，本实用新型中电池模组13的电极131)，也即电池模组13中单体锂电池的正负极端子，因此，本实用新型实施例中，通过在电池模组13的第一区域覆盖设置第一浇封层133，由该第一浇封层133实现对单体电池对应电极131部分进行有效保护，还可以设置至少覆盖电池模组13的第二区域的第二浇封层134，由该第二浇封层134实现对第一层浇封材料的保护的同时，也对泄压阀132部分进行了保护作用，实现了有效的浇封保护。
32.例如，电池模组13在防爆外壳壳体内的第一防爆箱体11中安装完成后，用浇封化合物对电池模组13和第一支撑件40进行浇封处理，浇封化合物的底部和侧面与第一防爆箱体11的箱体紧密结合，浇封化合物上表面与防爆盖102之间存在一定的自由空间。
33.上述在防爆电池电源10的架构设计中，在第二区域配置的第一浇封层133具有第一开口，第一开口对应泄压阀132，以使泄压阀132可以经第一开口排气，能够有效避免气体封闭在浇封层内部可能导致的爆炸性风险。
34.上述还配置第二浇封层134的抗冲击强度小于泄压阀打开时的冲击强度，以使泄压阀132泄压时冲破第二浇封层134，在泄压阀132打开后破坏第二浇封层134的情况下，使得产生的气体可以通过第一浇封层的开口排出到隔爆外壳后，未被气体处理装置完全处理的气体能够经隔爆外壳上设置的防爆泄压装置(在本实用新型实施例中，可以设置防爆泄压装置，或者也可以不设置防爆泄压装置，对此不做限制)排出到第一防爆箱体11的外部环境中，从而避免了气体在第一防爆箱体11内部积聚导致产生过高的压力进而破坏第一防爆
箱体11，因此不会对外部环境造成爆炸性极端危害。
35.本实用新型实施例中的防爆电池电源10架构设计方式，在电池模组13的泄压阀132打开时，产生的压力即使将第二浇封层134破坏，第一浇封层133仍然能够有效保护单体锂电池的正负极端子，实现潜在点火源与爆炸性气体的有效隔离，大幅降低了燃烧和爆炸等极端事故的发生概率，提升了防爆电池电源10的安全保护性能。
36.在本实用新型的一个实施例中，参见图2，第一防爆箱体11和第二防爆箱体12包括：箱体本体101；设置在箱体本体101之上的防爆盖102，其中，防爆盖102通过螺栓103与箱体本体101相连，且覆盖电池模组13的浇封层上表面和防爆盖102之间具有自由空间，并且防爆盖102与箱体本体101之间采用密封胶条进行密封处理，从而提升整体防爆电池电源10的密封性能，并且，通过提供该自由空间，还能够辅助配置一些其他的部件(例如压力传感器)，以辅助丰富防爆电池电源10的防爆功能。
37.上述的第一防爆箱体11可以被视为一个浇封腔，而上述的第二防爆箱体12可以被视为一个接线腔，参见图2，第一防爆箱体11和第二防爆箱体12之间通过格兰头15使得电池模组13和电源控制模组14电连接，在所处环境中爆炸性危险混合物浓度超标时，由电源控制模组14经由格兰头15控制所有开关控制单元断开。
38.在一些实施例中，一并参见上述图2和图3，电池模组13分别经格兰头15与电源控制模组14中的电气电路开关单元301和通信电路开关单元302进行电气连接；电源控制模组14中的电气电路开关单元301和通信电路开关单元302分别经格兰头15与第二防爆箱体12外部电气电路和通信电路进行电气连接。
39.上述的格兰头15，主要作用是电缆的紧固与密封，紧固是指通过格兰锁紧电缆，使电缆不产生轴向位移与径向的旋转，这样保证电缆的连接正常，密封是指常说的ip防护，即防尘防水，格兰头15还可以应用在屏蔽的电缆防水接头，并且适用带有屏蔽层的电缆，适用于铠装电缆的铠装电缆防水接头，适用于矿井等危险区域的防爆电缆防水接头等。
40.在本实用新型的一个实施例中，参见图2，还包括：覆盖第二浇封层134的第三浇封层135，其中，第三浇封层135在泄压阀132位置处具有第二开口，第二开口对应泄压阀132，以使泄压阀132可以经第二开口排气，第三浇封层135的抗冲击强度大于第一浇封层133的抗冲击强度。
41.在本实用新型的一个实施例中，第一浇封层133、第二浇封层134和第三浇封层135填充满在电池模组13与第一防爆箱体11的侧壁和底部之间的空间，以使电池模组13与第一防爆箱体11的箱体本体101紧密贴合和固定电池模组13。
42.在本实用新型的一个实施例中，第一浇封层133、第二浇封层134和第三浇封层135为硅胶或环氧树脂。
43.需要说明的是，本实用新型实施例中可以采用第一浇封层133实现浇封保护，或者也可以采用第一浇封层133和第二浇封层134的结合实现浇封保护，或者，也可以采用第一浇封层133、第二浇封层134，以及第三浇封层135的结合实现浇封保护，对此不做限制。
44.上述第三浇封层135的抗冲击强度被配置为大于第一浇封层133的抗冲击强度，从而使得第三浇封层135可以形成最外部的保护，也即是说，第三层浇封材料可以进一步增强第一层浇封材料的保护功能。由于有第三层浇封材料的保护和加固作用，第二层浇封材料的破坏程度能得到有效限制，即破坏部分能被最大程度上限制在泄压阀132处，很大程度上
降低了对第一层浇封材料的破坏性影响，提高了浇封防爆保护方法的可靠性。
45.在本实用新型的一个实施例中，参见图2，还可以包括：设置在第一防爆箱体11之中的第一压力传感器；设置在第一防爆箱体11的防爆盖102之上的第一泄压装置，用于在第一防爆箱体11之中的压力增大时，将第一防爆箱体11之中的压力泄放至外界；设置在第二防爆箱体12之中的第二压力传感器；设置在第二防爆箱体12之中的第二泄压装置，用于在第二防爆箱体12之中的压力增大时，将第二防爆箱体12之中的压力泄放至外界。
46.上述的第一泄压装置可以例如为阻火器、单向阀或阻火器与单向阀的组合结构，上述的第二泄压装置可以例如为阻火器、单向阀或阻火器与单向阀的组合结构，本实用新型实施例中的防爆电池电源，也可以不设置第一泄压装置和第二泄压装置，对此不作限制。
47.其中，设置在第一防爆箱体11之中的压力传感器，可以被称为第一压力传感器，而设置在第二防爆箱体12之中的压力传感器，可以被称为第二压力传感器，压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。
48.也即是说，本实用新型分别在第一防爆箱体11内配置第一压力传感器，并在第二防爆箱体12内配置第二压力传感器，而后，采用第一压力传感器监测第一防爆箱体11内的气体产生的压力，并采用第二压力传感器监测第二防爆箱体12内的气体产生的压力，从而在监测到第一防爆箱体11或第二防爆箱体12内部压力过高时，及时断开防爆电池电源与外部的电气连接。
49.本实施例中，通过针对防爆电池电源配置第一防爆箱体和第二防爆箱体，在第一防爆箱体之中设置电池模组，以及设置在第一防爆箱体之中的气体处理装置，用于处理电池模组热失控过程中释放的气体，由此，实现电源控制模组和电池模组的隔离配置，以及实现针对第一防爆箱体的气体处理机制，有效降低电池热失控释放气体对箱体外围环境的影响，提升防爆电池电源整体的应用安全性。
50.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
51.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
53.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。