一种防爆电池装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，更具体地说，涉及一种防爆电池装置。


背景技术：

2.防爆工业车辆主要用于石油、化工、制药、酿酒食品加工等行业的爆炸性危险场所，进行易燃易爆品的搬运作业。这些防爆车辆一般使用铅酸蓄电池作为动力源，这种防爆电池装置的能量密度低、使用寿命短、充电时间长、制造和使用过程中存在环境污染，越来越不能满足实际应用的需求。
3.采用锂离子蓄电池作为防爆工业车辆动力源，具有快速充电、循环寿命长、能量密度高、充电效率高、免维护且对环境更加友好等优势。其越来越广泛地应用在固定和移动的设备上，并表现出进一步取代其他可充电电源的趋势。
4.新能源防爆工业车辆用锂电池存在安全问题，尤其锂电池在爆炸性危险场所下的使用，甚至是由可预见的误用情况下带来的安全问题。这些误用情况包括：电池外部短路、冲击、跌落、热滥用、过充、强制放电、内部短路等情况。
5.综上所述，如何有效地解决电池装置安全性不好的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种防爆电池装置，该防爆电池装置可以有效地解决电池装置安全性效果不好的问题。
7.为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种防爆电池装置，包括盒体和，所述盒体盒腔通过隔件分隔成用于放置单体电池的电池仓和放置有控制设备的电气仓，所述电气仓与所述电池仓之间传输线穿设于所述隔件上安装的线缆引入装置。
9.在该防爆电池装置中，单体电池、控制设备分别放置于两个隔爆腔内，即形成电池仓与电气仓。单体电池放置在独立的电池仓内，且该电池仓内可以不放置除电池管理系统中检测单体电池温度的传感元件和防止锂离子蓄电池安装时发生短路的熔断器以外的其他电气元件，以可以防止控制设备在异常状态下产生电气火花、高温引爆进入电池仓内的危险气体或粉尘，从而避免引起单体电池的爆炸，同时，电池仓与电气仓之间采用了能够防爆的线缆引入装置，而非直接穿设，以使得即使电气仓出现爆炸事故，也不会对电池仓产生威胁。所以该防爆电池装置能够有效地解决目前的电池装置安全性效果不好的问题。所以本实用新型解决了新能源防爆工业车辆用锂电池的安全问题，确保锂电池在爆炸性危险场所的预期使用，甚至是可预见的误用情况下的安全性能。这些误用情况包括：电池外部短路、冲击、跌落、热滥用、过充、强制放电、内部短路等情况。
10.优选地，还包括外部线缆引进装置和设置于所述盒体外侧的防爆插销，所述防爆插销的线缆通过穿设所述盒体的外部线缆引进装置穿入至所述电气仓。
11.优选地，所述外部线缆引进装置包括端接头，所述端接头中部设置有用于穿设线缆的穿孔，所述穿孔孔壁与所述穿孔中的线缆之间设置密封垫，所述密封垫与所述穿孔的孔壁之间通过粘剂粘连，所述穿孔两端分别设置有嵌入所述穿孔内的橡胶堵头以及塑料隔板。
12.优选地，所述控制设备包括充放电接触器、控制器和dc-dc，所述充放电接触器两端分别与所述防爆插销以及所述电池仓内的单体电池连接，而充放电接触器的控制端与所述控制设备的控制器控制端口连接；还包括与所述控制器相连的控制开关、总信号输出端口、充电机电源端口和充电机信号传输端口，所述控制开关一端与所述单体电池正极连接，另一端通过所述dc-dc与所述控制器的接电端口连接。
13.优选地，还包括位于盒体外侧的防爆连接器，所述控制开关、所述总信号输出端口、所述充电机电源端口和所述充电机信号传输端口均设置于所述防爆连接器。
14.优选地，所述电池仓内具有留空间隙。
15.优选地，还包括用于检测所述单体电池是否存在过充电压的过充电压保护装置和用于检测所述过充电压保护装置是否失效的过充电压保护失效检测装置；所述控制设备的控制器与所述过充电压保护装置以及所述过充电压保护失效检测装置均相连。
16.优选地，还包括用于检测所述单体电池是否存在过放电压的过放电压保护装置和用于检测过所述放电压保护装置是否失效的过放电压保护失效检测装置；所述控制设备的控制器与所述过放电压保护装置以及所述过放电压保护失效检测装置均相连；所述控制器在所述过放电压保护装置检测到单体电池放电电压低于其下限放电电压时控制断开与用电设备连接，并在停止放电后10秒内报警或显示。
17.优选地，还包括用于检测所述单体电池放电电流以及充电电流的电流检测器，所述电流检测器与所述控制设备的控制器相连；在所述电流检测器检测的充电电流大于设定的最大充电电流时和/或检测的放电电流大于设定的最大放电电流时，所述控制设备的控制器控制所述单体电池停止充放电并报警。
18.优选地，还包括用于检测外部电路是否短路的电路短路检测器、用于检测所述单体电池温度的温度检测器。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例提供的防爆电池装置的剖面结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例提供的防爆电池装置的俯视结构示意图；
22.图3为本实用新型实施例提供的防爆电池装置的侧视结构示意图；
23.图4为本实用新型实施例提供的外部线缆引进装置的结构示意图；
24.图5为本实用新型实施例提供的防爆电池装置的电路示意图。
25.附图中标记如下：
26.盒体1、隔件2、电池仓3、电气仓4、线缆引入装置5、防爆插销6、外部线缆引进装置
7、单体电池8、控制设备9。
27.端接头71、密封垫72、粘剂73、橡胶堵头74、塑料隔板75。
具体实施方式
28.本实用新型实施例公开了一种防爆电池装置，该防爆电池装置可以有效地解决电池装置安全性效果不好的问题，以及解决了新能源防爆工业车辆用锂电池的安全问题，确保锂电池在爆炸性危险场所的安全使用。
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.请参阅图1-图5，图1为本实用新型实施例提供的防爆电池装置的剖面结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的防爆电池装置的俯视结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的防爆电池装置的侧视结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的外部线缆引进装置的结构示意图；图5为本实用新型实施例提供的防爆电池装置的电路示意图。
31.在一种具体实施例中，本实施例提供了一种防爆电池装置，具体的，该防爆电池装置包括盒体1。
32.其中盒体1的盒腔通过隔件2分隔成用于放置单体电池8的电池仓3和放置有控制设备9的电气仓。其中隔件2优选为隔板，其中电池仓3内部一般放置有多个单体电池8，单体电池一般为单体蓄电池，当然还可以放置一些与上述单体电池8对应的电池检测装置，如温度检测装置等。
33.其中单体电池8一般选用自身安全性较高的磷酸铁锂或钛酸锂电池，其中单体电池8的额定容量不超过280ah，防爆电池装置的整个电池组的额定能量不宜超过60kwh，通过这些措施防止爆炸即使单体电池发生爆炸危险，盒体1也可起到保护作用。且为防止故障的锂离子蓄电池被反向充电，电池采用串联方式连接，不允许任何形式的并联。且优选电池组内各个单体电池8均采用统一规格电池，且优选为同一批生产的电池，以降低风险。其中电池仓3中优选具有留空间隙，以利于单体电池8爆炸后能量的稀释。
34.其中控制设备9放置在电气仓3中，其中控制设备9主要包括控制器和一些与控制器相近连接的设备，如其中的控制设备还可以包括充放电接触器、电流传感器(分流器)和dc-dc(电压转换装置，一种在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置)。
35.其中，需要说明的是，盒体1优选为金属盒体，如钢板盒体、铸钢盒体或铸铁盒体，以使得盒体1能够承受1.5～2mpa(兆帕)试验压力。具体的，可以是盒体1为长方体盒体，其中长方体盒体沿长度方向，通过隔件2分隔成电池仓3和电气仓4，而在电池仓3的正上侧开设有上盖，上盖和盒体1的下方部分通过螺钉连接，其中防爆插销6设置于上盖上。而长方形盒体上与电气仓4相邻的端部开设有端盖，端盖也与盒体的对应部分螺钉连接。
36.其中电气仓4与所述电池仓3之间隔件2上穿设有线缆引入装置5，电气仓4与所述电池仓3之间传输线穿设于所述隔件2上安装的线缆引入装置5，而传输线一端与控制设备9等连接、另一端用于与电池仓3内的单体电池8连接，以通过穿过外部线缆引进装置7的传输
线在电池仓3与电气仓4之间传输信号以及电力。
37.在该防爆电池装置中，单体电池8、控制设备9分别放置于两个隔爆腔内，即形成电池仓3与电气仓4。单体电池8放置在独立的电池仓3内，且该电池仓3内可以不放置除检测单体电池温度的传感元件和防止锂离子蓄电池安装时发生短路的熔断器以外的其他电气元件，以可以防止控制设备9在异常状态下产生电气火花、高温引爆进入电池仓3内的危险气体或粉尘，从而避免引起单体电池8的爆炸，同时，电池仓3与电气仓4之间采用了能够防爆的线缆引入装置5，而非直接穿设，以使得即使电气仓4出现爆炸事故，也不会对电池仓3内的单体电池产生威胁。所以该防爆电池装置能够有效地解决目前的电池装置防爆效果不好的问题。
38.进一步的，为了方便外接电源，此处优选还包括防爆插销6，且在盒体1上还设置有至少一个外部线缆引进装置7，可以设置有多个外部线缆引进装置7，以方便外部与电气仓4内的设备进行信号传输、电力传输，防爆插销6的线缆通过穿设所述盒体1的外部线缆引进装置7穿入至所述电气仓4。其中防爆插销6用于与充放电设备连接。
39.具体的，为了更好的设置上述外部线缆引进装置7，此处优选外部线缆引进装置7包括端接头71，端接头71中部设置有用于穿设线缆的穿孔，所述端接头71的穿孔孔壁与穿孔中的线缆之间设置密封垫72，所述密封垫72与所述端接头71的穿孔的孔壁之间通过粘剂73粘连，所述端接头71的穿孔两端分别设置有嵌入穿孔内的橡胶堵头74以及塑料隔板75。其中端接头71设置有安装螺钉，以方便与盒体1或隔件2安装。在实际应用中，端接头71穿设于盒体1，通过其上的安装螺钉与盒体1进行螺钉连接，此时橡胶堵头74优选位于盒体1外侧处。当然其中的线缆引入装置5也可以采用该外部线缆引进装置7，此时线缆引入装置5的端接头71穿设于隔件2，且通过其上的安装螺钉与盒体1进行螺钉连接。需要说明的是，外部其它需要与控制设备9相连的线缆同样优选采用该外部线缆引进装置7，以进入电气仓4。
40.进一步的，为了方便连接，其中充放电接触器两端分别与单体电池8以及防爆插销6连接，前者通过穿设线缆引入装置5的线缆进行连接，后者通过穿设上述外部线缆引进装置7的线缆进行连接。而充放电接触器的控制端与控制设备的控制器控制端口连接，以传输控制信号。其中控制器优选为bms(电源管理系统)。一般来说，设置两个充放电接触器，其中一个充放电接触器两端分别与防爆插销6的正极以及单体电池8的正极连接，而另一个充放电接触器的两端分别与防爆插销6的负极以及分流器连接，而分流器与单体电池8负极连接，其中分流器与单体电池8通过上述穿设线缆引入装置5的线缆进行连接。
41.还包括控制开关，一般为钥匙开关，控制开关的一端与单体电池8正极连接，另一端通过上述dc-dc与控制器的接电端口连接，以进行电力传输。对应的，还包括与控制器相连的总信号输出端口(整车can线)、充电机电源端口和充电机信号传输端口(充电机can线)，以使得可以通过充电机电源直接为控制器供电，以在内部单体电池8无电情况下，可以通过充电机电源供电使用。其中控制器还连接电压监控探头、温度监控探头，且上述分流器与控制器相连。
42.具体的，还可以在盒体1外侧设置有防爆连接器，防爆连接器通过穿过外部线缆引进装置7的传输线进入至电气仓4，其中防爆连接器分别具有总信号输出端口、充电机电源端口和充电机信号传输端口，其中充电机电源端口直接通过线缆与控制器对应端口连接，而其中的总信号输出端口以及充电机信号传输端口分别通过插接端子与控制器对应端口
进行连通。对应的，还可以使防爆连接器设置有安装上述控制开关的开关接口，而开关接口的两个接线端分别与dc-dc以及单体蓄电池连接。
43.在该防爆电池装置放电时，可以使上述控制开关闭合，以使得80v电源能够通过dc-dc为控制器提供12v电源，而控制器在上电自检合格后，发出指令，控制两个充放电接触器闭合，此时防爆电池装置的单体电池通过防爆插销(含插头、插座两部分)为整车供电，此时防爆电池装置的控制器通过can信号与车辆的控制装置保持通讯，以能够在控制装置控制的仪表屏幕上显示防爆电池装置的状态。
44.防爆电池装置应当在安全区充电，防爆电池装置充电时，可以断开控制开关，拔出的防爆插销上的车辆放电插头，将充电插头插入对应的防爆插销内，并将充电机通讯插头接入充电机信号传输端口，以及充电机电源插头插入充电机电源端口，以可以为控制器供电，此时启动充电机的运行按钮，控制器上电自检合格后，切断控制开关、总信号输出端口，优选延时后，再通过控制器接通充放电接触器，控制器再根据通讯信号进入对应的充电流程。当系统充电达到设定条件后，控制器发送控制指令至充电设备，控制充电设备停止充电，并断开充电回路，充电过程结束。
45.而在充电完成后，控制器切断接充放电接触器，此时必须拔出充电通信插销，插入车辆上的防爆插头，车辆才能运行。
46.在充电过程中，每组防爆电池装置的控制器均独立控制一组单体电池，各单体电池组完成预设的第一阶段充电时，控制器发出指令，充电机实时降低充电电流，以保证另外的单体电池组继续按第一阶段电流充电至预设状态。只有所有的单体电池组均完成第一阶段充电，充电机才进入第二阶段的涓流充电状态，保证各单体电池组达到最佳的工作状态。即使得，控制器用于控制各个单体电池依次充满第一部分电量，然后再依次控制各个单体电池依次低速充满第二部分电量。
47.如还可以包括用于检测单体电池是否存在过充电压的过充电压保护装置和用于检测过充电压保护装置是否失效的过充电压保护失效检测装置；所述控制设备的控制器与所述过充电压保护装置以及所述过充电压保护失效检测装置均相连。以使得具备单体电池过充电压保护，保证单体电池的电压不高于其上限充电电压；同时还可以具备单体电池过充电压保护失效检测功能，当单体电池过充电压保护失效时应报警或显示，即控制器控制对应的报警装置报警，以及控制对应的显示装置显示对应信号。
48.如还可以包括用于检测单体电池是否存在过放电压的过放电压保护装置和用于检测过放电压保护装置是否失效的过放电压保护失效检测装置；所述控制设备的控制器与所述过放电压保护装置以及所述过放电压保护失效检测装置均相连；所述控制器在所述过放电压保护装置检测到单体电池放电电压低于其下限放电电压时控制断开与用电设备连接，停止放电后并在10s(秒)内报警或显示。
49.以使得具备单体电池过放电压保护，保证单体电池的电压不低于其下限放电电压，以使得当单体电池低于其下限放电电压时，应在2s内断开与用电设备连接，停止放电并在10s内报警或显示；对应的还可以具备单体电池过放电压保护失效报警功能，以可以当单体电池过放电压保护失效时应报警或显示。
50.如还可以包括用于检测所述单体电池放电电流以及充电电流的电流检测器，所述电流检测器与所述控制设备的控制器相连，在所述电流检测器检测的充电电流大于设定的
最大充电电流时和/或检测的放电电流大于设定的最大放电电流时，所述控制设备的控制器控制所述单体电池停止放电并报警。以使得具备过充电流保护，当单体电池充电电流大于其最大充电电流时，可以在2s内断开与充电器连接，停止充电并在10s内报警。同时使得具备过放电流保护，当单体电池放电电流大于其上限放电电流时，应在2s内断开与用电设备连接，停止放电并在10s内报警。
51.如还可以包括用于检测外部电路是否短路的电路短路检测器、用于检测单体电池温度的温度检测器。以使得具备输出短路保护，以当发生外部电路短路时，应在50ms(毫秒)内断开与用电设备连接，停止放电并在10s内报警。同时可以对每个单体电池进行温度监测，当单体电池温度超出规定时，应在10s内断开该电池组与充电设备及用电设备的连接，并报警。进一步的，还优选电池管理系统具备均衡功能，充电结束各单体电池电压偏差不大于50mv(毫伏)。同时优选当电池信息采集线发生开路时，控制器应报警。
52.具体的，如设置有与所述控制设备的控制器相连的用于监测单体电池电压的电压传感器、用于监测单体电池电流的分流器、用于监测单体电池温度的温度传感器，而其中控制设备还包括用于向外发出信号的信号发送端口，以将所述电压传感器、所述分流器以及所述温度传感器检测信号发送至所述信号发送端口。需要说明的是，其中电压传感器如上述过充电压保护装置、过放电压保护装置，其中分流器如上述电流检测器、电路短路检测器。
53.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
54.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。