CN212991233U - 防爆电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种防爆电池，包括第一防爆箱体、与第一防爆箱体相连接的第二防爆箱体；设置在第一防爆箱体之中的电池模组；设置在第二防爆箱体之中的电源控制模组，电池模组和电源控制模组之间电连接。该防爆电池实现了电源控制模组和电池模组的隔离配置，有效减小电源控制模组产生爆燃事故时与电池模组发生故障时对彼此的影响，实现电源控制模组和电池模组的双防爆机制，有效提升防爆电池的安全可靠性和防爆保护等级。

Description

防爆电池

技术领域

本实用新型涉及电池安全技术领域，尤其涉及一种防爆电池。

背景技术

目前，煤矿井下使用的大容量防爆电池，通常以特殊型或者增安型铅酸蓄电池电池为主，由于存在能量密度小、电压低、循环次数少、环境污染严重等缺点，且GB 3836系列和IEC60079系列防爆标准对于铅酸蓄电池的使用有诸多限制，井下大容量蓄电池供电一直没有特别好的解决方案。近年来基于5G和物联网等新技术的各类井下机器人、智能危险混合物监测监控系统、纯电动辅助运输设备等装备逐步涌现，这些设备对电池容量的需求也越来越大，然而目前没有与之相配套的高安全可靠性防爆电池，这一现状成为制约井下机器人装备研发应用的技术瓶颈。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种防爆电池，能够实现防爆电池中的电源控制模组和电池模组的隔离配置，有效减小电源控制模组产生爆燃事故时与电池模组发生故障时对彼此的影响，实现电源控制模组和电池模组的双防爆机制，有效提升防爆电池的安全可靠性和防爆保护等级。

为达到上述目的，本实用新型实施例提出的防爆电池，包括：第一防爆箱体、与第一防爆箱体相连接的第二防爆箱体；设置在第一防爆箱体之中的电池模组；设置在第二防爆箱体之中的电源控制模组，电池模组和电源控制模组之间电连接。

本实用新型实施例提出的防爆电池，通过在第一防爆箱体之中配置电池模组，并在第二防爆箱体之中配置电源控制模组，实现了电源控制模组和电池模组的隔离配置，有效减小电源控制模组产生爆燃事故时与电池模组发生故障时对彼此的影响，实现电源控制模组和电池模组的双防爆机制，有效提升防爆电池的安全可靠性和防爆保护等级。

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

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：

图1是本实用新型一实施例提出的防爆电池的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提出的电池模组的结构示意图；

图3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；

图4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；

图5是本实用新型另一实施例提出的防爆电池的结构示意图。

附图标记说明：

第一防爆箱体11、第二防爆箱体12、电池模组13、电源控制模组14、第一引线装置15、第二引线装置22、压力传感器16、泄压装置17、控制器18、第一支撑件20、第二支撑件21、箱体本体101、防爆盖102、螺栓103、电极131、泄压阀132、第一浇封层133、第二浇封层134、第三浇封层135。

具体实施方式

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。

图1是本实用新型一实施例提出的防爆电池的结构示意图。

如图1所示，该防爆电池10包括：第一防爆箱体11、与第一防爆箱体11相连接的第二防爆箱体12；设置在第一防爆箱体11之中的电池模组13；设置在第二防爆箱体12之中的电源控制模组14，其中，电池模组13和电源控制模组14之间电连接。

其中，第二防爆箱体12可以根据煤矿井下作业环境的需求，以不同的方式与第一防爆箱体11连接。举例而言，可以将第二防爆箱体12焊接在第一防爆箱体11的上方，以减少防爆电池10的占地面积，或者，参照图1所示，还可以将第二防爆箱体12焊接在第一防爆箱体11的侧面，便于电池模组13和电源控制模组14之间电连接。

由此，通过在第一防爆箱体之中配置电池模组，在第二防爆箱体之中配置电源控制模组，并通过不同的方式连接第一防爆箱体和第二防爆箱体，实现了电源控制模组和电池模组的隔离配置，减小了电源控制模组与电池模组任意一方发生故障时对彼此的影响。

在本实用新型的一个实施例中，由于锂电池具有体积小、重量轻、比能量大等特点，因此以防爆电池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。

具体实施时，上述示例中的电池模组13包括电池包和与电池包配套的电池包管理和保护单元，其中，电池包可以由单体锂电池以串联或并联方式连接构成。

参见图2，图2是本实用新型另一实施例提出的电池模组的结构示意图，该电池模组包括：由单体锂电池以串联或并联方式连接构成的电池包210和与电池包配套的电池包管理和保护单元220。参见图3，图3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310和通信电路开关单元320。

上述电源控制模组14中的电气电路开关单元310和通信电路开关单元320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。

参考图4，图4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220包括由电池管理系统构成的管理单元2201和由继电器和熔断器构成的保护单元2202，其中管理单元2201实时监控电池包210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2202的工作状态。

需要说明的是，在本本实用新型的一些实施例中，参见图5，图5是本实用新型另一实施例提出的防爆电池的结构示意图，防爆电池10还包括：设置在第一防爆箱体11之中的第一支撑件20，以及设置在第二防爆箱体12之中的第二支撑件21。其中，第一支撑件20与电池模组13相连接，第二支撑件21与电源控制模组14相连接，第一支撑件20用于支撑并固定电池模组13，第二支撑件21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20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21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。

在本实用新型的一些实施例中，继续参见图5，还包括：设置在第一防爆箱体11和第二防爆箱体12之间第一引线装置15，以及设置在第二防爆箱体12上的第二引线装置22。

其中，第一防爆箱体11和第二防爆箱体12之间通过第一引线装置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控制所有开关控制单元断开。第二引线装置22用于连接防爆电池10与外部电路。

在本实用新型的一些实施例中，上述的第一引线装置15或者第二引线装置22由一定数量的格兰头构成。

在一些实施例中，一并参见上述图2和图5，电池模组13分别经第一引线装置15与电源控制模组14中的电气电路开关单元310和通信电路开关单元320进行电气连接；电源控制模组14中的电气电路开关单元310和通信电路开关单元320分别经第二引线装置22与第一防爆箱体11和第二防爆箱体12外部电气电路和通信电路进行电气连接。

由此，可以实现电池模组13和电源控制模组14之间电连接，有利于电源控制模组14根据实际工况对电池模组13进行控制。

需要说明的是，上述的第一引线装置15或者第二引线装置22，主要作用是电缆的紧固与密封，紧固是指通过格兰头锁紧电缆，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，第一引线装置15或者第二引线装置22还可以应用带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。

在本实用新型的一些实施例中，继续参照图5所示，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。防爆电池10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；以及至少覆盖电池模组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打开时的冲击强度，以使泄压阀132打开时冲破第二浇封层134。

本实用新型实施例中，正是通过针对防爆电池配置覆盖电池模组的第一区域的第一浇封层，以及至少覆盖电池模组的第二区域的第二浇封层，以采用覆盖电池模组的第一区域的第一浇封层和至少覆盖电池模组的第二区域的第二浇封层实现电池模组的浇封保护。

由此，本实用新型还实现了电池模组的浇封保护和隔爆保护相结合的防爆保护，实现电源控制模组和电池模组的双防爆机制，以及由电源控制模组控制所有开关控制单元断开，能够确保爆炸性环境出现时，除经浇封处理的电池模组外，其它的暴露导体均不带电，从而实现从源头上阻断了点火源与爆炸性气体的接触，有效提升防爆电池的安全可靠性和防爆保护等级。

需要理解的是，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，并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。

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20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。

本实用新型实施例中，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打开时冲破第二浇封层134，从而使得电池在极端情况下内部化学反应产生的气体经由泄压阀132排至箱体后，能够经防爆盖上设置的泄压装置17排出至外部环境中，从而避免了气体在第一防爆箱体11内部积聚。

本实用新型实施例中，第一浇封层133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10的安全保护性能。

在本实用新型的一个实施例中，继续参见图5，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10的防爆功能。

在本实用新型的一个实施例中，参见图5，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。

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。

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，能够简化浇封层的制造工艺，并且能够保证较好的浇封保护效果，具有较好的实用性和适用性。

其中，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，以及对第二浇封层134形成了进一步的防护，也即是说，第三浇封层135可以进一步增强第一浇封层133和第二浇封层134的保护功能，由于有第三浇封层135的保护和加固作用，第二浇封层134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浇封层的破坏性影响，提高了浇封防爆保护方法的可靠性。

为了进一步降低防爆电池10的爆炸风险，在本实用新型的一个实施例中，继续参照图5所示，还包括：设置在第一防爆箱体11之中的压力传感器16；设置在第一防爆箱体11的防爆盖102之上的泄压装置17；分别与压力传感器16和泄压装置17相连接的控制器18，控制器18用于在第一防爆箱体11之中的压力增大时，控制泄压装置17将第一防爆箱体11之中的压力泄放至外界。

其中，上述的泄压装置17可以例如为阻火器、单向阀或阻火器与单向阀的组合结构，对此不作限制。

也即是说，通过对第一防爆箱体11内的压力情况进行监测，能够有效避免由于第一防爆箱体11内的气体压力过高而导致的爆炸性风险。

综上，本实用新型实施例中的防爆电池，通过在第一防爆箱体之中配置电池模组，并在第二防爆箱体之中配置电源控制模组，实现了电源控制模组和电池模组的隔离配置，有效减小电源控制模组产生爆燃事故时与电池模组发生故障时对彼此的影响，实现电源控制模组和电池模组的双防爆机制，有效提升防爆电池的安全可靠性和防爆保护等级。

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。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种防爆电池，其特征在于，包括：

第一防爆箱体、与所述第一防爆箱体相连接的第二防爆箱体；

设置在所述第一防爆箱体之中的电池模组；

设置在所述第二防爆箱体之中的电源控制模组，所述电池模组和所述电源控制模组之间电连接。

2.如权利要求1所述的防爆电池，其特征在于，其中，

所述第二防爆箱体焊接在所述第一防爆箱体之上，或者，所述第二防爆箱体焊接在所述第一防爆箱体的侧面。

3.如权利要求1所述的防爆电池，其特征在于，还包括：

所述第一防爆箱体和所述第二防爆箱体之间通过第一引线装置使得所述电池模组和所述电源控制模组电连接；

所述第二防爆箱体上还设有第二引线装置，所述第二引线装置用于连接所述防爆电池与外部电路。

4.如权利要求2所述的防爆电池，其特征在于，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。

5.如权利要求4所述的防爆电池，其特征在于，还包括：

覆盖所述电池模组的所述第一区域的第一浇封层，所述第一浇封层具有第一开口，所述第一开口对应所述泄压阀，以使所述泄压阀可以经所述第一开口排气；以及

至少覆盖所述电池模组的所述第二区域的第二浇封层，其中，所述第二浇封层的抗冲击强度小于泄压阀打开时的冲击强度，以使所述泄压阀打开时冲破所述第二浇封层。

6.如权利要求5所述的防爆电池，其特征在于，所述第二浇封层还覆盖所述第一区域，且所述第二浇封层的抗冲击强度小于所述第一浇封层的抗冲击强度。

7.如权利要求5所述的防爆电池，其特征在于，还包括：

覆盖所述第二浇封层的第三浇封层，其中，所述第三浇封层在所述泄压阀位置处具有第二开口，所述第二开口对应所述泄压阀，以使所述泄压阀可以经所述第二开口排气，所述第三浇封层的抗冲击强度大于所述第一浇封层的抗冲击强度。

8.如权利要求7所述的防爆电池，其特征在于，所述第一防爆箱体和第二防爆箱体包括：

箱体本体；

设置在所述箱体本体之上的防爆盖，其中，所述防爆盖通过螺栓与所述箱体本体相连，且覆盖所述电池模组的浇封层上表面和所述防爆盖之间具有自由空间。

9.如权利要求2所述的防爆电池，其特征在于，还包括：

设置在所述第一防爆箱体之中的压力传感器；

设置在所述第一防爆箱体的防爆盖之上的泄压装置；

分别与所述压力传感器和所述泄压装置相连接的控制器，用于在所述第一防爆箱体之中的压力增大时，控制所述泄压装置将所述第一防爆箱体之中的压力泄放至外界。

10.如权利要求2所述的防爆电池，其特征在于，还包括：

设置在所述第一防爆箱体之中的第一支撑件，所述第一支撑件与所述电池模组相连接，所述第一支撑件用于支撑并固定所述电池模组；

设置在所述第二防爆箱体之中的第二支撑件，所述第二支撑件与所述电源控制模组相连接，所述第二支撑件用于支撑并固定所述电源控制模组。

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