礦用隔爆型鋰離子電源的研制

摘 要：文章對礦用隔爆型鋰離子電源的研制進行了分析，該電源包括多節串聯的單體鋰電池以及與多節鋰電池連接的電源管理模塊，與電源管理模塊連接的顯示屏；所述的電源管理模塊具有溫度檢測模塊和電壓檢測模塊，實現鋰電池的檢測開路保護、通信開路保護、過充保護、過放保護等多種保護，文章包括技術領域、主要研制內容、具體實施方式、鋰離子電源技術指標。

關鍵詞：礦用隔爆型鋰離子電源；實施；研制

1 技術領域

本技術研究方向涉及鋰離子電源管理技術領域，具體是一種礦用隔爆型鋰離子電源，設置于煤礦井下緊急避險硐室或救生艙。

2 背景技術

為進一步遏制我國煤礦重特大事故多發頻發的態勢，加強企業安全生產工作，提高企業安全生產水平，國務院明確要求推行緊急避險系統、監測監控系統、井下人員定位系統、壓風自救系統、供水施救系統和通信聯絡系統等技術裝備，煤礦井下緊急避險系統的構建，需以提高礦井安全防護和應急救援水平，保護礦工的生命安全為最終目標，通過分析自身安全生產條件，結合國家煤礦安全監察局對避難硐室設置及技術要求，構建起覆蓋全礦井的井下緊急避險系統。

井下緊急避險系統以井下避難硐室為核心，通過與礦井原有壓風、供電和信息處理等系統的有效對接進行構建，且與礦井生產環境相適應。煤礦避險系統用鋰離子電源主要功能是接入避險系統用各種設施，如：防爆空調、照明燈、防爆電機、硐室用監控系統等設備，作為其緊急情況下的后備電源。而現在煤礦井下暫時沒有用鋰離子電池做后備電源，在出現故障或發生礦難時，井下人員的安全得不到保障。

3 主要研制內容

為了克服上述現有技術的缺點，研制提供一種礦用隔爆型鋰離子電源，在出現故障或發生礦難時，作為后備電源保障井下人員的安全。

本方案是以如下技術方案實現的：一種礦用隔爆型鋰離子電源，包括多節串聯的單體鋰電池以及與多節鋰電池連接的電源管理模塊，與電源管理模塊連接的顯示屏；所述的電源管理模塊具有溫度檢測模塊和電壓檢測模塊，實現鋰電池的檢測開路保護、通信開路保護、過充保護、過放保護、過熱保護、過流保護以及放電短路保護。

本技術的有益效果是：在出現故障或發生礦難時，作為后備電源保障井下人員的安全；各組成部分設計靈巧，結構合理，且方便安裝；整體系統設計合理，且運行安全可靠。

下面結合圖1及實施案例對其進一步說明。

4 具體實施方式

如圖1所示，一種礦用隔爆型鋰離子電源，包括多節串聯的單體鋰電池以及與多節鋰電池連接的電源管理模塊（BMMS模塊），與電源管理系統連接的顯示屏；所述的電源管理模塊具有溫度檢測模塊和電壓檢測模塊，實現鋰電池的檢測開路保護、通信開路保護、過充保護、過放保護、過熱保護、過流保護以及放電短路保護。電源管理模塊連接有報警裝置和通信裝置，實現報警及通信功能。BMMS模塊功能如表1。

將多節鋰電池、電源管理模塊以及顯示屏設置在一個具有電池腔、管理系統腔和接線腔的隔爆箱中，多節鋰電池安裝在電池腔中，電源管理模塊和顯示屏安裝在管理系統腔中。

本實施例中，每組離子電源由八節單體串聯鋰電池（3.2V、60ah）、BMMS模塊、顯示屏組成。其中，顯示屏采用LED顯示。

其中10～50組鋰離子電源構成鋰離子電源系統，每8～10組BMMS模塊連接到BTMS管理系統構成二級管理系統，多組BTMS管理系統聯接到BPMS管理系統構成三級管理系統。

本系統是集鋰離子電池、電源管理模塊、顯示報警系統及通信系統為一體的高性能電源管理系統，有良好的電性能、安全性能和環境適應性能，可適應于煤礦井下有瓦斯（甲烷）、煤塵等爆炸危險環境中；為救生艙、避難硐室、通信設備等煤礦設備提供可靠的備用能源支持，保證救生艙、避難硐室、通信設備等煤礦設備內各種設備的電力需要，具備對單體電池及電池組的自主管理與自動維護，實時檢測電池組內電池的電壓、溫度等參數，并上傳；具有多臺使用過程中相互通信控制及數據上傳的功能，具備對電源中電池故障、檢測故障、通信故障等監測、判斷、保護和報警功能，并具備LCD顯示功能。

BMMS模塊主要檢測電池電壓、電流，防止過沖電或過放電，實現保護預警。BPMS集中所有電池組的信息，并可以與顯示屏、監控系統等進行通訊；同時接收相應指令，根據電池狀態調整充放電功率。

本實用新型達到的技術指標：

防爆型式：隔爆型Exd[ib]I。

鋰離子電池：（1）輸入電壓：DC 24V；電池組的標稱容量：3000Ah。（2）防爆型式：隔爆型。（3）鋰離子電池由八組單體電池和管理系統組成。每組配置如下：a.單體電池標稱電壓：3.2V；b.單體電池標稱容量：60Ah；c.單體電池允許最大充電電壓：3.65V；d.單體電池允許最低放電截止電壓：2.3V；e.單體電池最大允許充電電流：60A；f.單體電池最大允許放電電流：180A；g.單體電池數量：8個（串聯）；h.單體電池最高允許工作溫度：60℃。

本電源可以接入避險系統用各種設施，如：防爆空調、照明燈、防爆電機、硐室用監控系統等設備，作為其緊急情況下的后備電源。

參考文獻

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作者簡介：王士祥，男，工程師，從事機電設備技術管理工作。