礦用隔爆兼本安型鋰離子蓄電池電源安全技術(shù)要求試行稿

1、礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電池電源安全技術(shù)要求（試行稿）隨著煤炭工業(yè)發(fā)展和礦山裝備技術(shù)進步，監(jiān)測通信系統(tǒng)、緊急避險設(shè)施、井下運輸車輛等對防爆電源的容量要求越來越高，同時GB3836.2-2010爆炸性環(huán)境 第2部分：由隔爆外殼“d”保護的設(shè)備中明確禁止“在正常使用時可能釋放電解氣體的電池”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、反復征求各方面專家意見以及進行相關(guān)試驗研究的基礎(chǔ)上，制定本安全技術(shù)要求。1 范圍本技術(shù)要求規(guī)定了礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電池電源產(chǎn)品分類、型號命名、安全技術(shù)要求、檢驗規(guī)則等內(nèi)容。本技術(shù)要求適用于在煤礦井下使用的礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電池電

2、源的安全標志管理。2 規(guī)范性引用文件GB 3836.1-2010 爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備 通用要求GB 3836.2-2010 爆炸性環(huán)境 第2部分：由隔爆外殼“d”保護的設(shè)備GB 3836.3-2010 爆炸性環(huán)境 第3部分：由增安型“e”保護的設(shè)備GB 3836.4-2010 爆炸性環(huán)境 第4部分：由本質(zhì)安全型“i”保護的設(shè)備GB 14048.1-2006 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1部分總則MT/T 154.2-1996 煤礦用電器設(shè)備產(chǎn)品型號編制方法和管理辦法MT/T 408-1995 煤礦用直流穩(wěn)壓電源MT 209-1990 煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求MT/T

3、1051-2007 礦燈用鋰離子蓄電池MT/T 1078-2008 礦用本質(zhì)安全輸出直流電源QC/T 743-2006 電動汽車用鋰離子蓄電池3 術(shù)語和定義3.1 單體電池構(gòu)成蓄電池最小電氣單元的電極和電解質(zhì)的組合。3.2 電池組以串聯(lián)方式連接起來，增加電壓的兩個或兩個以上單體電池。3.3 電池管理系統(tǒng)通過檢測單體電池與熱、電相關(guān)數(shù)據(jù)，對單體電池或電池組進行充放電管理、保護與控制的裝置。3.4 礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電池電源能量存儲、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 電池的荷電狀態(tài)（

4、SOC）電池剩余容量與額定容量的百分比。4產(chǎn)品分類4.1 按用途分（1）監(jiān)測通信系統(tǒng)用后備電源，包括安全監(jiān)控、人員管理、通信等系統(tǒng)后備電源；（2）緊急避險設(shè)施用后備電源，包括避難硐室、可移動式救生艙等后備電源；（3）運輸車輛用電源，包括防爆蓄電池電機車、防爆無軌膠輪車、單軌吊等用動力電源；（4）防爆柴油機起動機用電源；（5）其它。4.2 按使用類型分（1）后備電源；（2）動力電源。5 產(chǎn)品名稱與型號5.1 產(chǎn)品名稱礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電池電源。5.2 防爆標志ExdI 或ExdibI。5.3 產(chǎn)品型號6 技術(shù)參數(shù)至少應包括以下技術(shù)參數(shù)：（1）單體電池標稱電壓，V；（2）單體電池標稱容量

5、，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）單體電池最大允許充電電流，A；（6）單體電池最大允許放電電流，A；（7）單體電池數(shù)量；（8）單體電池最高允許工作溫度，；（9）電池組的標稱容量，Ah；（10）電池組的最低允許使用容量，Ah；（11）電池組的標稱能量，Wh；（12）電源額定輸出電壓（多電壓輸出為最大額定輸出電壓），V；（13）電源額定輸出電流（多電壓輸出為最大額定輸出電流），A；（14）電源輸出過流保護電流，A；（15）電源額定輸入電壓范圍，V；（16）電源額定輸入電流范圍，A。7 基本技術(shù)要求7.1 單體電池應滿足以下基本要求： 應為安全

6、性能較高的鋰離子蓄電池，如磷酸鐵鋰蓄電池等，宜采用軟包裝或使用塑料殼體材料。 監(jiān)測通信系統(tǒng)和緊急避險設(shè)施用電源中單體電池的標稱容量不超過60Ah，運輸車輛用電源、柴油機起動機用電源及其它電源中單體電池的標稱容量不超過100Ah。 單體電池的安全性能應滿足QC/T743-2006中的要求，其中過充性能應滿足MT/T 1051-2007中的規(guī)定，加熱性能應滿足QC/T743-2006和MT/T 1051-2007中嚴酷的規(guī)定（即試驗時間2h、試驗溫度130）。此外，還應滿足MT/T 1051-2007中4.4.4條強制放電、4.4.7條重物沖擊的要求。 在充、放電過程中單體電池的最高溫度不應超過6

7、0。 單體電池的泄壓裝置應能可靠開啟，開啟壓力由產(chǎn)品企業(yè)標準規(guī)定。 單體電池的實際容量應不低于其標稱容量，且不高于標稱容量的110%。7.2 電池組應滿足以下條件： 電池組中的單體電池應采用串聯(lián)方式。 構(gòu)成電池組的單體電池類型、規(guī)格、技術(shù)參數(shù)應一致，并為同一制造廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品。7.2.3電池組的安全性能應滿足QC/T743-2006中的要求，其中過充性能應滿足MT/T 1051-2007中的規(guī)定，加熱性能應滿足QC/T743-2006和MT/T 1051-2007中嚴酷的規(guī)定（即試驗時間2h、試驗溫度130）。此外，還應滿足MT/T 1051-2007中4.4.4條強制放電、4.4.7條重物沖

8、擊的要求。7.2.4電池組的實際容量應不低于其標稱容量，且不高于標稱容量的10%。7.3 電源應具備防爆安全性能，采用隔爆或隔爆兼本安的防爆型式，并滿足以下要求： 防爆結(jié)構(gòu)和性能應滿足GB3836.14-2010的要求，其中放置電池的隔爆腔體應能承受不小于1.5MPa的靜壓試驗。 單體電池或電池組應放置在獨立的隔爆腔內(nèi)，且該隔爆腔內(nèi)不應放置除電池管理系統(tǒng)中檢測單體電池溫度的傳感元件和防止鋰電池安裝時發(fā)生短路的熔斷器以外的其他電氣元件。 隔爆腔內(nèi)不允許單體電池或電池組以任何形式的并聯(lián)連接。7.4 電源應具備電池管理系統(tǒng)，并滿足以下基本要求： 應對所有單體電池的電壓和表面溫度，電池組的電壓、電流、

9、電池容量等參數(shù)進行檢測，誤差應滿足表1的要求。測量信息的顯示和故障報警功能應滿足實際需要。表1 電池（組）參數(shù)測量誤差要求參數(shù)單體電池電壓值單體電池溫度電池組電流電池組電壓電池容量誤差2%3%2%2%6%注 1：對于塑料殼體的鋰離子蓄電池，電池溫度測量應選擇在電池極耳處。 2：誤差應為測量值的百分數(shù)。 應具有單體電池過充電壓保護功能。 應具有單體電池過充電壓保護失效檢測功能。 應具有單體電池過放電壓保護功能。 應具有單體電池過放電壓保護失效檢測功能。應具有充電過流保護功能。應具有放電過流保護功能。 應具有輸出短路保護功能。 應具有溫度保護功能。 應具有均衡充電控制功能。 應具有耐充電電源極性反

10、接的功能（僅限于直流供電）。應具有電池信息采集線開路的自檢功能。7.5 電源的電氣安全性能應滿足以下要求： 絕緣電阻和介電強度應符合MT/T 1078-2008中4.9的規(guī)定。 泄漏電流應符合MT/T 408-1995中的規(guī)定。7.6 電源的電氣性能應符合以下要求： 監(jiān)測通信系統(tǒng)用后備電源的主要技術(shù)指標與功能應符合MT/T 1078-2008中4.4和4.5的規(guī)定；井下緊急避險設(shè)施用電源的工作（放電）時間應符合相關(guān)國家或行業(yè)標準的規(guī)定，并可定期通過自動放電來測量電池組的實際容量，且可在電池組實際容量小于最低允許使用容量時報警或顯示；運輸車輛用電源的技術(shù)指標與功能應符合QC/T 743-2006

11、的規(guī)定；防爆柴油機起動機用電源的技術(shù)指標與功能應滿足柴油機起動機的要求。 工作穩(wěn)定性應符合MT/T 1078-2008中4.11的規(guī)定。7.6.3 環(huán)境適應性應符合MT/T 1078-2008中4.14的規(guī)定，其主要技術(shù)指標和功能應滿足和MT/T 1078-2008的規(guī)定。7.7 當電源包含充電、放電、電源輸入、電源輸出、冷卻等系統(tǒng)時，應滿足相關(guān)標準的規(guī)定。8 試驗條件8.1 試驗條件除另有規(guī)定外，試驗應在以下環(huán)境條件下進行：（1）環(huán)境溫度：1535；（2）相對濕度：45%75%； （3）大氣壓力：86106kPa。8.2 測量儀器與設(shè)備 一般要求（1）計量儀器的準確度和測量范圍應能保證所測指

12、標的精度。（2）測量儀器和設(shè)備的選用應符合所測的特性。 主要測量儀器和設(shè)備（1）測量電壓、電流、時間用儀表誤差不低于±1%；（2）測量溫度用儀表誤差不低于±1%；（3）測量容量用儀表誤差不低于滿量程的0.1%；（4）被測電源本身不含顯示、報警裝置的，生產(chǎn)廠家應提供相關(guān)配套設(shè)備。9 檢驗方法9.1 單體電池的類型、規(guī)格及電池組構(gòu)成，采用目測檢查。9.2 單體電池和電池組的安全性能，按QC/T743-2006中、5.6.5條規(guī)定進行。9.3 單體電池或電池組放置方式的檢驗，采用目測檢查。9.4 防爆性能和結(jié)構(gòu)檢驗，執(zhí)行GB3836.14-2010的相關(guān)規(guī)定。9.5 在鋰離子蓄電

13、池的空外殼內(nèi)施加企業(yè)標準中規(guī)定的壓力（5次），檢查泄壓裝置是否可靠開啟。9.6 單體電池容量應根據(jù)MT/T1051-2007中條規(guī)定進行。9.7 電池管理系統(tǒng)測試9.7.1在檢測過程中，需要連接配套設(shè)備、更改電源技術(shù)參數(shù)或調(diào)整電池管理系統(tǒng)功能時，如調(diào)整充電電流、電壓、拆除保護等，電源生產(chǎn)企業(yè)應予以配合。9.7.2 根據(jù)電源充電和放電要求，配備相應的充電和放電設(shè)備；電源自帶充電功能時可不配充電設(shè)備。9.7.3 各單體電池上連接電壓測試設(shè)備。9.7.4 各單體電池上連接溫度測試設(shè)備。9.7.5 充電模式在充電回路中串聯(lián)電流測試和容量測試設(shè)備，啟動充電設(shè)備，按產(chǎn)品企業(yè)標準中規(guī)定充電方式充電。充電過程

14、中不允許被測設(shè)備放電。9.7.6 放電模式在放電回路中串聯(lián)電流測試和容量測試設(shè)備，啟動放電設(shè)備，以電源額定輸出電流放電。放電過程中不允許對被測設(shè)備充電。9.7.7 充電過程中電池管理系統(tǒng)測試9.7.7.1以9.7.6方式放電，至電源的單體電池過放電壓保護動作。9.7.7.2以9.7.5方式充電至SOC為90%時停止充電，將其中電壓最低的單體電池以電源額定輸出電流放電，至SOC為87%，停止放電；以9.7.5方式充電至電源單體電池過充電壓保護。試驗過程中監(jiān)測各單體電池的電壓、電池組的充電電流、各單體電池的溫度。各單體電池和電池組的指標應符合產(chǎn)品企業(yè)標準中的要求。充電過程中，在電源充電開始、SOC

15、為20%、40%、60%、80%和充電結(jié)束6個時間點對電源顯示的各單體電池電壓、各單體電池溫度、電池組電壓、充電電流等與檢測值比較，誤差應滿足7.4.1的要求。充電過程結(jié)束1h時，測量各單體電池電壓值，各單體電池中最高電壓與最低電壓值差值應不大于最低單體電池電壓值的2%。9.7.8 放電過程中電池管理系統(tǒng)測試9.7.8.1 以9.7.5方式充電，至電源單體電池過充電壓保護。9.7.8.2 以9.7.6方式放電，至電源單體電池過放電壓保護。監(jiān)測各單體電池的電壓、電池組的放電電流、各單體電池的溫度。各單體電池和電池組的指標應符合產(chǎn)品企業(yè)標準中的要求。放電過程中，在電源放電開始、SOC為80%、60

16、%、40%、20%和放電結(jié)束6個時間點對電源顯示的各單體電池電壓、各單體電池溫度、電池組電壓、放電電流等與檢測值比較，誤差應滿足7.4.1的要求。容量檢測設(shè)備檢測值與電源的放電容量顯示值比較，誤差應滿足7.4.1要求。容量檢測設(shè)備檢測值應不小于電源額定容量，且不大于額定容量的110%。9.7.9 單體電池過充電壓保護失效檢測將電源按照9.6.5充電至單體電池過充電壓保護動作，使該保護電路失效。啟動充電設(shè)備（充電電流不高于電源額定充電電流的20%，各單體電池的電壓不高于最大允許充電電壓的3%），當電源中某只單體電池電壓在100103%最高允許電壓范圍內(nèi)，應有報警或顯示。9.7.10 單體電池過放

17、電壓保護失效檢測將電源按照9.7.6放電至單體電池過放電壓保護動作，使該保護電路失效。啟動放電設(shè)備（放電電流不高于電源額定輸出電流的20%，各單體電池的電壓不低于最低放電截止電壓的3%），當電源中任意一只單體電池電壓在97100%最低放電截止電壓范圍內(nèi)，應有報警或顯示。9.7.11充電過流保護測試將電源按照9.7.5充電，至SOC為70%，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%，電源應實現(xiàn)充電過流保護，在100ms內(nèi)斷開與充電器連接，停止充電，并在10s內(nèi)報警或顯示。9.7.12放電過流保護測試以9.7.6方式放電，至SOC為70%，在電源的輸出端施加過流檢測負載，使電源輸

18、出電流為過流保護值的120%，電源應實現(xiàn)放電過流保護，在100ms內(nèi)斷開與用電設(shè)備連接，停止放電，并在10s內(nèi)報警或顯示。9.7.13 輸出短路保護測試以9.7.6方式放電，至SOC為70%，在電源的輸出端施加短路檢測負載（外部線路電阻應小于5m），使電源輸出處于短路狀態(tài)，電源應實現(xiàn)放電短路保護，50ms內(nèi)斷開與用電設(shè)備連接，停止放電，并在10s內(nèi)報警或顯示。9.7.14 超溫保護功能測試使電源處于放電工作狀態(tài)并監(jiān)測放電電流，抽取電源某只單體電池溫度檢測元件置于溫箱中。調(diào)整溫箱中的溫度至產(chǎn)品企業(yè)標準所規(guī)定的單體電池最高表面溫度的97%，電源應處于正常工作狀態(tài)；調(diào)整溫箱中的溫度至產(chǎn)品企業(yè)標準所規(guī)定的單體電池最高表面溫度的103%，電源應實現(xiàn)超溫保護，100ms內(nèi)斷開與用電設(shè)備連接，停止放電，并在10s內(nèi)報警或顯示。9.7.15 耐供電電源極性反接功能測試將供電電源極性反接，啟動供電設(shè)備，持續(xù)1min，關(guān)閉供電設(shè)備。試驗結(jié)束后，按照9.7.7和9.7.8的方法測試，應滿足7.4.1條的要求。9.7.16 信息采集線斷線保護斷開電池電壓和溫度采集線各一根，應顯示出相應故障類型及故障點。9.7.17 容量自檢功能測試（僅限于井下緊急避險設(shè)施用電源）以9.7.5方法充電，至單體電池過充電壓保護動作。將其中一只電池按照電源額定放電電流放電，至企業(yè)標準中規(guī)定的電池組的最低允