电池电源装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池电源技术领域，特别涉及一种电池电源装置。


背景技术：

2.随着爆炸性混合物环境中使用的各类电子和电气设备对蓄电池容量的要求越来越大，对体积的要求越来越小，现在的工业生产趋于选择使用能量密度更高的锂离子电池。但是，电池能量密度越高，影响其使用安全的因素也越多，因此，对爆炸性混合物环境中使用的锂离子电池的防爆保护要求也更严格。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。
4.为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电池电源装置。
5.为达到上述目的，本实用新型第一方面提出了一种电池电源装置，包括：防护外壳，所述防护外壳内部设有浇封腔和与所述浇封腔相连的接线腔；设置在所述浇封腔之中的浇封模组，所述浇封模组包括电池模组、与所述电池模组正极电连接的高压供电正极继电器单元、与所述电池模组负极电连接的高压供电负极继电器单元和电池监测单元，其中，所述电池监测单元通过电池信息采样线路与所述电池模组电连接；所述浇封模组还包括继电器驱动单元，所述继电器驱动单元的信号输入端与所述电池监测单元的信号输出端电连接，所述继电器驱动单元的信号输出端分别与所述高压供电正极继电器单元和所述高压供电负极继电器单元的控制端电连接；设置在所述防护外壳外的外围辅助装置，所述外围辅助装置包括用于监测危险气体混合物浓度的危险气体监测系统和低压辅助电源，其中，所述危险气体监测系统与所述继电器驱动单元电连接，所述低压辅助电源与所述电池监测单元电连接；设置在所述接线腔之中的主熔断器组件。
6.本实用新型的电池电源装置，通过采用浇封保护和隔爆保护相结合的防爆保护方法和多重电气保护机制，有效提高了煤矿井下用电池电源的防爆性能和保护级别，拓展了由电池电源供电或驱动的设备在具有爆炸性混合物环境的危险工业场所如煤矿井下的使用范围。
7.另外，根据本实用新型上述提出的电池电源装置还可以具有如下附加的技术特征：
8.具体地，所述浇封模组还包括分别与所述电池监测单元电连接的低压供电正极继电器单元和低压供电负极继电器单元，其中，所述低压供电正极继电器单元和所述低压供电负极继电器单元的控制端分别与所述继电器驱动单元的信号输出端电连接；其中，所述低压辅助电源的正极通过第一密封引线装置、第二密封引线装置和所述低压供电正极继电器单元与所述电池监测单元电连接，所述低压辅助电源的负极通过第三密封引线装置、第四密封引线装置和所述低压供电负极继电器单元与所述电池监测单元电连接；所述危险气体监测系统分别通过第五密封引线装置和第六密封引线装置与所述继电器驱动单元电连
接。
9.具体地，所述外围辅助装置，还包括电池控制单元，所述电池控制单元通过第七密封引线装置和第八密封引线装置与所述电池监测单元电连接；所述危险气体监测系统分别与所述低压辅助电源和所述电池控制单元电连接。
10.具体地，所述浇封模组还包括与所述高压供电正极继电器单元电连接的高压正极熔断器单元，和与所述高压供电负极继电器单元电连接的高压负极熔断器单元。
11.具体地，所述主熔断器组件包括主正熔断器单元、主负熔断器单元和手动隔离开关，其中，所述主正熔断器单元的一端通过第九密封引线装置与所述高压正极熔断器单元电连接，所述主正熔断器单元的另一端与所述手动隔离开关电连接，所述主负熔断器单元的一端通过第十密封引线装置与所述高压负极熔断器单元电连接，所述主负熔断器单元的另一端与所述手动隔离开关电连接。
12.具体地，所述浇封模组的侧面和底面与所述防护外壳相连；所述浇封模组的顶面和所述防护外壳之间存在自由空间。
13.进一步地，上述电池电源装置还包括：设置在所述防护外壳上的泄压装置，所述泄压装置的一端安装在防护外壳外侧，所述泄压装置的另一端安装在所述自由空间中。
14.具体地，所述高压供电正极继电器单元、所述高压供电负极继电器单元、所述低压供电正极继电器单元和所述低压供电负极继电器单元均由一个或多个继电器构成。
15.具体地，所述主正熔断器单元、所述主负熔断器单元、所述高压正极熔断器单元和所述高压负极熔断器单元均由一个或多个熔断器构成。
16.具体地，所述手动隔离开关，分别通过第十一密封引线装置和第十二密封引线装置与设置在所述防护外壳外的负载电连接。
17.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
18.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：
19.图1是根据本实用新型第一个实施例的电池电源装置的方框示意图；
20.图2是根据本实用新型第二个实施例的电池电源装置的方框示意图；
21.图3是根据本实用新型第三个实施例的电池电源装置的方框示意图；
22.图4是根据本实用新型第四个实施例的电池电源装置的方框示意图；
23.图5是根据本实用新型第五个实施例的电池电源装置的方框示意图；以及
24.图6是根据本实用新型第六个实施例的电池电源装置的方框示意图。
25.附图标记：防护外壳1、浇封腔11、浇封模组111、电池模组1111、高压供电正极继电器单元1112、高压供电负极继电器单元1113、电池监测单元1114、继电器驱动单元1115、低压供电正极继电器单元1116、低压供电负极继电器单元1117、高压正极熔断器单元1118、高压负极熔断器单元1119、第一密封引线装置101、第二密封引线装置102、第三密封引线装置103、第四密封引线装置104、第五密封引线装置105、第六密封引线装置106、第七密封引线装置107、第八密封引线装置108、第九密封引线装置109、第十密封引线装置1010、第十一密
封引线装置1011、第十二密封引线装置1012、接线腔12、主熔断器组件121、主正熔断器单元1211、主负熔断器单元1212、手动隔离开关1213、外围辅助装置2、危险气体监测系统21、低压辅助电源22、电池控制单元23、负载(或充电电路)3和泄压装置4。
具体实施方式
26.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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
27.下面结合附图来描述本实用新型实施例的电池电源装置。
28.图1是根据本实用新型一个实施例的电池电源装置的方框示意图。在本实用新型的实施例中，电池电源装置可为防爆锂离子蓄电池电源装置。
29.如图1所示，本实用新型实施例的电池电源装置，可包括：防护外壳1、浇封腔11、接线腔12、浇封模组111、外围辅助装置2和主熔断器组件121。
30.其中，浇封腔11和接线腔12均设置在防护外壳1内，且浇封腔11与接线腔12相连，即浇封腔11和接线腔12的侧边紧密结合在一起。其中，防护外壳1可为防爆外壳。
31.浇封模组111设置在浇封腔11之中，浇封模组111包括电池模组1111、与电池模组1111正极电连接的高压供电正极继电器单元1112、与电池模组1111负极电连接的高压供电负极继电器单元1113和电池监测单元1114，其中，电池监测单1114元通过电池信息采样线路与电池模组1111电连接。
32.应当理解的是，电池模组1111，可以由单体锂电池以串联或并联方式连接构成，任一单体锂电池具有正负两个电极11，当电池模组1111中设置有n个单体锂电池时，则有n*2个电极，n为大于1的整数。
33.需要说明的是，该实施例中所描述的浇封模组111采用了浇封保护，可以使电池(例如，锂离子电池)等点火源与外部环境之间无直接接触，在正常运行及认可的过载或认可的故障下不能点燃周围的爆炸性混合物，有效避免电池发生爆炸。
34.在本实用新型的实施例中，电池模组1111可通过高压供电正极继电器单元1112和高压供电负极继电器单元1113与负载(例如，外部电路)或充电电路电连接，以为负载供电或给电池充电。
35.浇封模组1111还包括继电器驱动单元1115，继电器驱动单元1115的信号输入端与电池监测单元1114的信号输出端电连接，继电器驱动单元1115的信号输出端分别与高压供电正极继电器单元1112和高压供电负极继电器单元1113的控制端电连接。
36.外围辅助装置2设置在防护外壳1的外部，外围辅助装置2可包括用于监测危险气体混合物浓度的危险气体监测系统21和低压辅助电源22，其中，危险气体监测系统21与继电器驱动单元1115电连接，低压辅助电源21与电池监测单元1114电连接。
37.需要说明的是，该实施例中所描述的危险气体监测系统21可直接发送信号给继电器驱动单元1115，以通过继电器驱动单元1115控制与继电器驱动单元1115电连接的继电器的开通和关断。该实施例中所描述的低压辅助电源21可为电池监测单元1114供电。
38.在本实用新型的实施例中，电池监测单元1114可通过电池信息采样线路实时监测
电池模组1111和构成电池模组1111的所有单体电池的温度和电压，当监测到的温度或电压异常时，可通过继电器驱动单元1115控制高压供电正极继电器单元1112和高压供电负极继电器单元1113中的所有继电器断开以实现电池模组1111与负载(例如，外部电路)或充电电路的隔离。
39.在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，浇封模组111还可包括分别与电池监测单元1114电连接的低压供电正极继电器单元1116和低压供电负极继电器单元1117，其中，低压供电正极继电器单元1116和低压供电负极继电器单元1117的控制端分别与继电器驱动单元1115的信号输出端电连接。
40.其中，高压供电正极继电器单元1112、高压供电负极继电器单元1113、低压供电正极继电器单元1116和低压供电负极继电器单元1117均可由一个或多个继电器构成。
41.进一步地，低压辅助电源22的正极通过第一密封引线装置101、第二密封引线装置102和低压供电正极继电器单元1116与电池监测单元1114电连接，低压辅助电源22的负极通过第三密封引线装置103、第四密封引线装置104和低压供电负极继电器单元1117与电池监测单元1114电连接。危险气体监测系统21分别通过第五密封引线装置105和第六密封引线装置106与继电器驱动单元1115电连接。
42.主熔断器组件121设置在接线腔12之中。
43.在本实用新型的一个实施例中，如图3所示，外围辅助装置2还可包括电池控制单元23，电池控制单元23通过第七密封引线装置107和第八密封引线装置108与电池监测单元1114电连接。危险气体监测系统21分别与低压辅助电源22和电池控制单元23电连接。
44.参见图1
‑
图3，电池监测单元1114可通过电池信息采样线路与电池模组1111电连接以采集电池信息，并可经can(controller area network，控制器局域网络)总线与电池控制单元23之间进行通信。继电器驱动单元1115可综合电池监控单元1114和危险气体监测系统21的控制信号后，控制高压供电正极继电器单元1112、高压供电负极继电器单元1113、低压供电正极继电器单元1116和低压供电负极继电器单元1117中所有继电器的开通和断开。
45.具体地，正常工作期间，电池控制单元23可通过继电器驱动单元1115控制本实用新型电池电源装置中所有继电器的开通和关断状态，以此控制电池模组1111对外部的供电和切断以及低压辅助电源22对电池监测单元1114的供电和切断。
46.其中，当危险气体监测系统21检测到周围环境中的危险气体混合物浓度超限时，危险气体监测系统21可以发送信号给电池控制单元23，电池控制单元23经电池监测单元1114和继电器驱动单元1115控制高压供电正极继电器单元1112和高压供电负极继电器单元1113所有继电器断开，实现电池模组1111与负载(例如，外部电路)或充电电路的隔离。
47.当危险气体监测系统21检测到周围环境中的危险气体混合物浓度超限时，危险气体监测系统21还可以发送信号给低压辅助电源22，控制低压辅助电源22切断输出，以使电池监测单元1114断电，从而使浇封模组111中所有的继电器因控制端失电而断开，进而实现电池模组1111与负载(例如，外部电路)或充电电路的隔离。
48.当危险气体监测系统21检测到周围环境中的危险气体混合物浓度超限时，危险气体监测系统21还可以发送信号至继电器驱动单元1115，以通过继电器驱动单元1115控制低压供电正极继电器单元1116和低压供电负极继电器单元1117中的继电器断开，以使电池监
测单元1114断电，从而使浇封模组111中所有的继电器因控制端失电而断开(例如，高压供电正极继电器单元1112和高压供电负极继电器单元1113中所有继电器断开)，进而实现电池模组1111与负载(例如，外部电路)或充电电路的隔离。
49.当危险气体监测系统21检测到周围环境中的危险气体混合物浓度超限时，危险气体监测系统21还可以发送信号至继电器驱动单元1115，以通过继电器驱动单元1115直接控制高压供电正极继电器单元1112和高压供电负极继电器单元1113中所有继电器断开，以实现电池模组1111与负载(例如，外部电路)或充电电路的隔离。
50.由此，通过上述多种防爆保护方法和电气保护机制，有效提高了煤矿井下用电池电源的防爆性能和保护级别，拓展了由电池电源供电或驱动的设备在具有爆炸性混合物环境的危险工业场所如煤矿井下的使用范围。
51.为了提升电池电源装置的防爆保护的能力，在本技术的一个实施例中，如图4所示，浇封模组111还可包括与高压供电正极继电器单元1112电连接的高压正极熔断器单元1118，和与高压供电负极继电器单元1113电连接的高压负极熔断器单元1119。其中，高压正极熔断器单元1118和高压负极熔断器单元1119均可由一个或多个熔断器构成。
52.具体地，当电池模组1111释放的电流过大(例如，外部负载短路)时，高压正极熔断器单元1118和高压负极熔断器单元1119中的熔断器将会熔断从而实现电池模组1111与负载(例如，外部电路)的隔离。
53.为了进一步提升电池电源装置的防爆保护的能力，在本技术的一个实施例中，如图5所示，主熔断器组件121可包括主正熔断器单元1211、主负熔断器单元1212和手动隔离开关1213，其中，主正熔断器单元1211的一端通过第九密封引线装置109与高压正极熔断器单元1118电连接，主正熔断器单元1211的另一端与手动隔离开关1213电连接，主负熔断器单元1212的一端通过第十密封引线装置1010与高压负极熔断器单元1119电连接，主负熔断器单元1212的另一端与手动隔离开关1213电连接。其中，主正熔断器单元1211和主负熔断器单元1212均可由一个或多个熔断器构成。
54.进一步地，手动隔离开关1213可分别通过第十一密封引线装置1011和第十二密封引线装置1012与设置在防护外壳外的负载(或充电电路)3电连接。应说明的是，上述实施例中所描述的第一密封引线装置101、第二密封引线装置102、第三密封引线装置103、第四密封引线装置104、第五密封引线装置105、第六密封引线装置106、第七密封引线装置107、第八密封引线装置108、第九密封引线装置109、第十密封引线装置1010、第十一密封引线装置1011和第十二密封引线装置1012均可为穿墙式接线端子。
55.在本实用新型的实施例中，主正熔断器单元1211和主负熔断器单元1212中熔断器的动作电流小于高压正极熔断器单元1118和高压负极熔断器单元1119中熔断器的动作电流。
56.具体地，当电池模组1111释放的电流过大(例如，外部负载短路)时，主正熔断器单元1211和主负熔断器单元1212熔断器将会先熔断，从而实现电池模组1111与负载(或充电电路)3的隔离。若主正熔断器单元1211和主负熔断器单元1212故障失效，当电池模组1111释放的电流过大(例如，外部负载短路)时，高压正极熔断器单元1118和高压负极熔断器单元1119中的熔断器可熔断，实现电池模组1111与负载(或充电电路)3的隔离，由此，通过两套熔断器单元进行短路保护，在其中一套熔断器单元故障失效时，另一套熔断器单元仍可
进行短路保护。
57.在本实用新型的一个实施例中，如图6所示，浇封模组111的侧面和底面可与防护外壳1相连，即浇封模组111的侧面和底面与防护外壳1紧密结合在一起，且浇封模组111的顶面和防护外壳1之间存在自由空间。
58.进一步地，上述电池电源装置还包括设置在防护外壳1上的泄压装置4，泄压装置4的一端安装在防护外壳1外侧，泄压装置4的另一端安装在自由空间中。应说明的是，电池电源的爆炸一般是指锂电池发生热失控等故障，使得电池内部压力急剧增大，直至冲破包覆电池电源的外壳发生爆炸。
59.具体地，当电池模组1111发生热失控等故障时，浇封模组111内将会产生一些气体，导致浇封模组111内部的压力急剧增大，当浇封模组111中的浇封层被冲破时，这些气体就会积聚在上述的自由空间中，此时可通过泄压装置4将这些气体泄放至电池电源的外部，可有效避免防护外壳1内部因积聚过大的压力导致电池电源发生爆炸。
60.综上，本实用新型实施例的电池电源装置，防护外壳内部设有浇封腔和与浇封腔相连的接线腔，设置在浇封腔之中的浇封模组，浇封模组包括电池模组、与电池模组正极电连接的高压供电正极继电器单元、与电池模组负极电连接的高压供电负极继电器单元和电池监测单元，其中，电池监测单元通过电池信息采样线路与电池模组电连接。浇封模组还包括继电器驱动单元，继电器驱动单元的信号输入端与电池监测单元的信号输出端电连接，继电器驱动单元的信号输出端分别与高压供电正极继电器单元和高压供电负极继电器单元的控制端电连接，设置在防护外壳外的外围辅助装置，外围辅助装置包括用于监测危险气体混合物浓度的危险气体监测系统和低压辅助电源，其中，危险气体监测系统与继电器驱动单元电连接，低压辅助电源与电池监测单元电连接，设置在接线腔之中的主熔断器组件。由此，采用浇封保护和隔爆保护相结合的防爆保护方法和多重电气保护机制，有效提高了煤矿井下用电池电源的防爆性能和保护级别，拓展了由电池电源供电或驱动的设备在具有爆炸性混合物环境的危险工业场所如煤矿井下的使用范围。
61.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
62.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
63.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
64.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
66.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。