礦用防爆鋰離子蓄電池電源安全技術(shù)要求

1、礦用防爆鋰離子蓄電池電源安全技術(shù)要求（征求意見稿）隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展和礦山裝備技術(shù)進(jìn)步，安全監(jiān)控系統(tǒng)、應(yīng)急救援設(shè)備、井下運(yùn)輸車輛等對(duì)防爆電源的容量要求越來(lái)越高，同時(shí)GB3836.2-2010爆炸性環(huán)境第2部分：由隔爆外殼“戒護(hù)的設(shè)備中明確禁止存在析氫危險(xiǎn)的蓄電池在隔爆外殼內(nèi)使用。為滿足目前煤礦裝備的迫切需要，在充分研究、反復(fù)征求各方面專家意見以及進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，制定本安全技術(shù)要求。1范圍本技術(shù)要求規(guī)定了礦用防爆鋰離子蓄電池電源產(chǎn)品的分類、型號(hào)命名、安全技術(shù)要求、檢驗(yàn)規(guī)則等內(nèi)容。本技術(shù)要求適用于在煤礦井下充電的礦用防爆鋰離子蓄電池電源的安全標(biāo)志申辦。2規(guī)范性引用文件GB3836.1-2

2、010爆炸性環(huán)境第1部分：設(shè)備通用要求GB3836.2-2010爆炸性環(huán)境第2部分：由隔爆外殼伊保護(hù)的設(shè)備GB3836.4-2010爆炸性環(huán)境第4部分：由本質(zhì)安全型”保護(hù)的設(shè)備GB14048.1-2006低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第一部分總則MT/T154.2-1996煤礦用電器設(shè)備產(chǎn)品型號(hào)編制方法和管理辦法MT/T408-1995煤礦用直流穩(wěn)壓電源MT209-1990煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求MT/T1051-2007礦燈用鋰離子蓄電池MT/T1078-2008礦用本質(zhì)安全輸出直流電源QC/T743-2006電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池3術(shù)語(yǔ)和定義3.1單體電池構(gòu)成蓄電池最小電氣單

3、元的電極和電解質(zhì)的組合。3.2電池組以串聯(lián)方式連接起來(lái)，增加電壓的兩個(gè)或多個(gè)單體電池。3.3電池管理系統(tǒng)通過采集、檢測(cè)單體電池與熱、電相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)單體電池進(jìn)行充放電管理、保護(hù)與控制的裝置。3.4防爆鋰離子蓄電池電源能量存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)換裝置，由隔爆外殼、單體電池或電池組、電池管理系統(tǒng)等組成，有時(shí)還可包括充電系統(tǒng)、放電系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、電源輸入系統(tǒng)、電源輸出系統(tǒng)等。3.5功率型蓄電池以高功率密度為特點(diǎn)，主要用于瞬間高功率輸出、輸入的蓄電池3.6能量型蓄電池以高能量密度為特點(diǎn)，主要用于高能量輸出的蓄電池。4產(chǎn)品名稱與型號(hào)4.1產(chǎn)品名稱礦用隔爆（或隔爆兼本安）型鋰離子蓄電池電源。4.2產(chǎn)品型號(hào)設(shè)計(jì)修改序號(hào)，用

4、A、B表示補(bǔ)充特征,P-功率型，不標(biāo)注為能量型電源最大輸出電壓，V電源總能量，Wh防爆型式，隔爆型為B,隔爆兼本安型為J產(chǎn)品類型，電源箱5技術(shù)參數(shù)至少應(yīng)包括以下技術(shù)參數(shù)：（1）防爆標(biāo)志：ExdI或ExdibI;（2）單體電池標(biāo)稱電壓（V）和容量（Ah）;（3）單體電池允許最大充電電壓（V）;（4）單體電池允許最低放電截止電壓（V）;（5）電源中串聯(lián)的單體電池個(gè)數(shù)（個(gè)）(6) 電池組的標(biāo)稱電壓(V);(7) 電池組的額定能量(Wh);(8) 最大允許充電電流(A);(9) 最大允許放電電流(A);(10) 電源的標(biāo)稱充電電流(A);(11) 電源的標(biāo)稱放電電流(A);(12) 電源輸入和輸出參數(shù)

5、。6技術(shù)要求6.1選用的單體電池應(yīng)為安全性能較高的鋰離子蓄電池，如磷酸鐵鋰蓄電池等。鑒于目前大容量鋰離子蓄電池的生產(chǎn)工藝和安全性能控制還存在諸多問題，暫規(guī)定單體電池的最大容量不超過60Ah。單體電池及電池組的安全性能應(yīng)滿足MT/T1051-2007礦燈用鋰離子蓄電池中4.4的要求。6.2選用的單體電池類型、規(guī)格、技術(shù)參數(shù)應(yīng)一致，并為同一制造廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品。6.3單體電池或電池組應(yīng)放置在獨(dú)立的隔爆腔內(nèi)，隔爆腔內(nèi)不應(yīng)放置除電池管理系統(tǒng)中檢測(cè)單體電池溫度的傳感元件外的其他電氣元件。6.4隔爆腔內(nèi)不允許單體電池或電池組任何形式的并聯(lián)。6.5防爆結(jié)構(gòu)和性能應(yīng)滿足GB3836.14-2010的要求，防爆外

6、殼的耐壓試驗(yàn)應(yīng)按nc類爆炸性環(huán)境要求進(jìn)行考核。6.6應(yīng)根據(jù)單體電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在產(chǎn)品技術(shù)條件中明確規(guī)定單體電池在充、放電過程中的最大允許溫升，但最高溫度不超過70C。6.7應(yīng)具備電池管理系統(tǒng)，并滿足以下基本要求：6.7.1應(yīng)對(duì)所有單體電池的電壓和表面溫度，電池組的電壓、電流、電池組容量等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和顯示，基本誤差應(yīng)滿足表1的要求。表1電池（組）參數(shù)監(jiān)測(cè)基本誤差要求參數(shù)單體電池電壓彳即體電池溫度電池組電流電池組電壓電池組容量基本誤差乜5%云C<3%<0.5%<3%6.7.2應(yīng)具備單體電池過充電壓保護(hù)，保證單體電池的電壓不周于其最周允許電壓。6.7.3應(yīng)具備單體電池過充電壓保護(hù)

7、失效報(bào)警功能，當(dāng)單體電池過充電壓保護(hù)失效時(shí)應(yīng)報(bào)警。6.7.4應(yīng)具備單體電池過放電壓保護(hù)，保證單體電池的電壓不低于其最低允許電壓。6.7.5應(yīng)具備單體電池過放電壓保護(hù)失效報(bào)警功能，當(dāng)單體電池過放電壓保護(hù)失效時(shí)應(yīng)報(bào)警。6.7.6應(yīng)具備過充電流保護(hù)，當(dāng)單體電池充電電流大于最高允許電流時(shí)，應(yīng)在100ms內(nèi)斷開與充電器連接，停止充電并在10s內(nèi)報(bào)警。6.7.7應(yīng)具備過放電流保護(hù)，當(dāng)電池組放電電流大于最大允許放電電流時(shí)，應(yīng)在100ms內(nèi)斷開與用電設(shè)備連接，停止放電并在10s內(nèi)報(bào)警。6.7.8應(yīng)具備輸出短路保護(hù)，當(dāng)發(fā)生外部電路短路時(shí)，應(yīng)在50ms內(nèi)斷開與用電設(shè)備連接，停止放電并在10s內(nèi)報(bào)警。6.7.9應(yīng)對(duì)

8、每個(gè)單體電池進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，當(dāng)單體電池溫度超出6.5的規(guī)定時(shí)，應(yīng)在10s內(nèi)斷開該電池組與充電設(shè)備及用電設(shè)備的連接，并報(bào)警。6.7.10應(yīng)具備均衡充電控制功能，充電結(jié)束后各單體電池電壓偏差不大于1%。6.7.11應(yīng)具有耐充電電源極性反接的功能。6.7.12當(dāng)電池組發(fā)生故障報(bào)警后，應(yīng)明確故障排除后的白動(dòng)或手動(dòng)恢復(fù)方式。6.7.13當(dāng)電池信息采集線發(fā)生開路時(shí)，應(yīng)報(bào)警。6.8電氣安全性能應(yīng)滿足以下要求：6.8.1絕緣電阻和介電強(qiáng)度應(yīng)符合GB14048.1-2006的規(guī)定。6.8.2泄漏電流應(yīng)符合MT/T408-1995中4.8.3的規(guī)定。6.8.3外殼防護(hù)性能應(yīng)符合MT209-1990中9.1.1的規(guī)定

9、。6.9電氣性能應(yīng)符合以下要求：6.9.1監(jiān)控系統(tǒng)用電源的主要技術(shù)指標(biāo)與功能應(yīng)符合MT/T1078-2008中4.4和4.5的規(guī)定；井下緊急避險(xiǎn)設(shè)施用電源的工作（放電）時(shí)間應(yīng)符合相關(guān)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；機(jī)車用電源應(yīng)滿足QC/T743-2006的相關(guān)規(guī)定。6.9.2工作穩(wěn)定性、抗干擾性能、可靠性應(yīng)分別符合MT/T1078-2008中4.11、4.12、4.13的規(guī)定。6.9.3環(huán)境適應(yīng)性應(yīng)符合MT/T408-1995中4.13的規(guī)定，試驗(yàn)后不應(yīng)出現(xiàn)放電電流銳變、電壓異常、蓄電池殼變形、電解液溢出等現(xiàn)象，并保持連接可靠、結(jié)構(gòu)完好、不允許裝機(jī)松動(dòng)。6.10當(dāng)電源包含充電、放電、電源輸入、電源輸出、

10、冷卻等系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。7檢驗(yàn)方法7.1單體電池的類型、規(guī)格及電池組構(gòu)成檢驗(yàn)，采樣目測(cè)的方法。7.2單體電池或電池組的安全性能檢驗(yàn)，按MT/T1051-2007中5.6的規(guī)定進(jìn)行。7.3單體電池或電池組放置方式的檢驗(yàn)，采用目測(cè)的方法。7.4防爆性能和結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)，執(zhí)行GB3836.14-2010的相關(guān)規(guī)定。7.5電池管理系統(tǒng)測(cè)試7.5.1電源試驗(yàn)時(shí)只保留電池和電池管理系統(tǒng)，其他均拆除。7.5.2根據(jù)產(chǎn)品的充電和放電要求，配備相應(yīng)的充電和放電設(shè)備。7.5.3各單體電池上連接電壓測(cè)試設(shè)備7.5.4各單體電池上連接溫度測(cè)試設(shè)備7.5.5充電模式在充電回路中串聯(lián)電流測(cè)試設(shè)備，啟動(dòng)充電設(shè)備，至充

11、電結(jié)束。充電過程中不允許被測(cè)設(shè)備放電。7.5.6放電模式在放電回路中串聯(lián)電流測(cè)試設(shè)備，啟動(dòng)放電設(shè)備，至放電結(jié)束。放電過程中不允許對(duì)被測(cè)設(shè)備充電。7.5.7充電過程中電池管理系統(tǒng)測(cè)量精度測(cè)試7.5.7.1以7.5.6方式放電，至被測(cè)設(shè)備全部釋放出能量。7.5.7.2以7.5.5方式充電，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各單體電池的電壓、電池組的充電電流、各單體電池的溫升與溫度，各單體電池電壓在充電過程中應(yīng)不高于最高允許電壓、電池組最大電流不得超過最大允許充電電流、各單體電池的溫升與溫度應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)文件中的要求。在測(cè)試過程中，應(yīng)不少于5次對(duì)被測(cè)設(shè)備顯示的各單體電池電壓、各單體電池溫度、電池組電壓、充電電流等與檢測(cè)值比較

12、，精度應(yīng)滿足6.6.1的要求。7.5.8按照7.5.7的測(cè)試試驗(yàn)結(jié)束13min內(nèi)測(cè)量各單體電池電壓值，各單體電池電壓應(yīng)滿足6.7.10要求。7.5.9放電過程中電池管理系統(tǒng)測(cè)量精度測(cè)試7.5.9.1以7.5.5方式充電，至被測(cè)設(shè)備充電結(jié)束。7.5.9.2以7.5.6方式放電。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各單體電池的電壓、電池組的放電電流、各單體電池的溫升與溫度，各單體電池電壓在放電過程中應(yīng)不低于最低允許電壓、電池組最大電流不得超過最大允許放電電流、各的單體電池的溫升與溫度應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)文件中的要求。在測(cè)試過程中，應(yīng)不少于5次對(duì)被測(cè)設(shè)備指示的各單體電池電壓、各單體電池溫度、電池組電壓、放電電流與檢測(cè)值比較，精度應(yīng)滿

13、足6.7.1要求。7.5.9.3實(shí)時(shí)記錄放電電流值，至放電結(jié)束，放電電流值與放電時(shí)間的積分即為被測(cè)設(shè)備放電容量，檢測(cè)值與被測(cè)設(shè)備的容量顯示值比較，精度應(yīng)滿足6.7.1要求。7.5.10單體電池過充電壓保護(hù)失效報(bào)警測(cè)試將被測(cè)設(shè)備按照7.5.5充電至充電結(jié)束。使被測(cè)設(shè)備過充保護(hù)電路不起作用，啟動(dòng)充電設(shè)備，至被測(cè)設(shè)備某只單體電池最高電壓至最高允許電壓的1.03倍，觀查被測(cè)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)及報(bào)警狀態(tài)。7.5.11單體電池過放電壓保護(hù)失效報(bào)警測(cè)試將被測(cè)設(shè)備按照7.5.6放電至放電結(jié)束。使被測(cè)設(shè)備過放保護(hù)電路失效，啟動(dòng)放電設(shè)備，至被測(cè)設(shè)備中某只單體電池的最低電壓低至最低允許電壓的0.97倍，觀查被測(cè)設(shè)備的實(shí)

14、際狀態(tài)及報(bào)警狀態(tài)。7.5.12過充電流保護(hù)測(cè)試將被測(cè)設(shè)備按照7.5.5充電，逐漸增加充電設(shè)備的輸出電流，至電池組最高允許充電電流值的110%,被測(cè)設(shè)備應(yīng)實(shí)現(xiàn)過充電流保護(hù)，觀查被測(cè)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)及報(bào)警狀態(tài)。7.5.13過放電流保護(hù)測(cè)試以7.5.6方式放電，至被測(cè)設(shè)備釋放出全部容量的70%,在被測(cè)設(shè)備的輸出端施加過流檢測(cè)負(fù)載，使被測(cè)設(shè)備理論釋放電流值為其放電保護(hù)電流的1.2倍，被測(cè)設(shè)備應(yīng)實(shí)現(xiàn)過放電流保護(hù)，檢查被測(cè)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)及報(bào)警狀態(tài)。7.5.14輸出短路保護(hù)測(cè)試以7.5.6方式放電，至被測(cè)設(shè)備釋放出全部容量的70%,在被測(cè)設(shè)備的輸出端施加短路檢測(cè)負(fù)載，使被測(cè)設(shè)備輸出處于短路狀態(tài)，被測(cè)設(shè)備應(yīng)實(shí)現(xiàn)

15、短路保護(hù)，檢查被測(cè)設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)及報(bào)警狀態(tài)。7.5.15超溫保護(hù)功能測(cè)試根據(jù)單體電池最高表面溫度（W）,將被測(cè)設(shè)備置于溫箱中，使被測(cè)設(shè)備處于放電或充電工作狀態(tài)，由室溫以3C/min升溫速率調(diào)節(jié)溫箱溫度（最高80C）,至被測(cè)設(shè)備超溫保護(hù)，記錄被測(cè)設(shè)備超溫保護(hù)時(shí)溫箱溫度值，應(yīng)與W值誤差不大于3C,且不高于70Co7.5.16輸出短路保護(hù)恢復(fù)功能測(cè)試以7.5.13和7.5.14方式使被測(cè)設(shè)備輸出進(jìn)入實(shí)際保護(hù)及報(bào)警狀態(tài)后。按照被測(cè)設(shè)備表明的恢復(fù)方式進(jìn)行恢復(fù)，被測(cè)設(shè)備應(yīng)進(jìn)入正常狀態(tài)7.5.17耐充電電源極性反接功能測(cè)試將被測(cè)設(shè)備充電（供電）的電源極性反接于被測(cè)設(shè)備充電（供電）端，啟動(dòng)充電（供電）設(shè)備，持

16、續(xù)1min,關(guān)閉充電設(shè)備。試驗(yàn)結(jié)束后,按照7.5.8和7.5.9的方法，進(jìn)行充電過程中電池管理系統(tǒng)測(cè)量精度測(cè)試和放電過程中電池管理系統(tǒng)測(cè)量精度測(cè)試。7.5.18白檢報(bào)警功能測(cè)試斷開電池信息采集線，電池管理系統(tǒng)應(yīng)報(bào)警。7.6依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)6.8、6.9、6.10條進(jìn)行檢驗(yàn)。8檢驗(yàn)規(guī)則檢驗(yàn)分為出廠檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)，相關(guān)要求應(yīng)符合表2要求。表2檢驗(yàn)規(guī)則序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)要求試驗(yàn)方法出廠檢驗(yàn)型式檢驗(yàn)1單體電池安全性能試驗(yàn)6.17.2VV2外觀結(jié)構(gòu)檢查6.2、6.3、6.47.1、7.3VV3防爆性能與結(jié)構(gòu)試驗(yàn)6.57.4V4最局表面溫度6.67.5.7、7.5.85監(jiān)測(cè)精度測(cè)試6.7.17.5.7、7.5.8VV6單體電池過充電壓保護(hù)測(cè)試6.7.27.5.7VV7過充電壓保護(hù)失效報(bào)警測(cè)試6.7.37.5.10VV8單體電池過放電壓保護(hù)測(cè)試6.7.47.5.9VV9過放電壓保護(hù)失效報(bào)警測(cè)試6.7.57.5.11V7V710單體電池過充電流保護(hù)測(cè)試6.7.67.5.12VV11過放電流保護(hù)測(cè)試6