矿用隔爆(兼本安)型锂离子蓄电池电源

矿用隔爆（兼本安）型锂离子蓄电池电源

安全技术要求

（试 行）

随着煤炭工业发展和矿山装备技术进步，监测通信系统、紧急避险设施、井下运输车辆等对防爆电源的容量要求越来越高，同时GB3836.2-2010《爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备》中明确禁止“在正常使用时可能释放电解气体的电池”在隔爆外壳内使用。为满足目前煤矿装备的迫切需要，在充分研究、反复征求各方面专家意见以及进行相关试验研究的基础上，制定本安全技术要求。

1 范围

本技术要求规定了矿用隔爆（兼本安）型锂离子蓄电池电源产品分类、型号命名、安全技术要求、检验规则等内容。

本技术要求适用于在矿井下使用的矿用隔爆（兼本安）型锂离子蓄电池电源的安全标志管理，其中锂离子蓄电池的容量在20～100Ah范围内。

2 规范性引用文件

GB 3836.1-2010 爆炸性环境 第1部分：设备 通用要求

GB 3836.2-2010 爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备 GB 3836.3-2010 爆炸性环境 第3部分：由增安型“e”保护的设备 GB 3836.4-2010 爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备 GB 14048.1-2006 低压开关设备和控制设备 第1部分 总则 MT 209-1990 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求 MT/T 408-1995 煤矿用直流稳压电源 MT/T 1078-2008 矿用本质安全输出直流电源

3 术语和定义

3.1 电池管理系统

通过检测单体电池与热、电相关数据，对单体电池或电池组进行充放电管理、保护与控制的装置。

3.2 矿用隔爆（兼本安）型锂离子蓄电池电源

能量存储、转换装置，由隔爆外壳、锂离子蓄电池或锂离子蓄电池组、电池管理系统等组成。有时还可包括充电系统、放电系统、显示系统、电源输入系统、电源输出系统等。

4 产品分类

4.1 按用途分

a）监测通信系统用后备电源，包括安全监控、人员管理、通信等系统后备电源；

b）紧急避险设施用后备电源，包括避难硐室、可移动式救生舱等后备电源； c）运输车辆用电源，包括防爆蓄电池电机车、防爆无轨胶轮车、单轨吊等用动力电源；

d）防爆柴油机起动机用电源； e）其它。 4.2 按使用类型分

a）后备电源； b）动力电源。

5 产品名称与型号

5.1 产品名称

矿用隔爆（兼本安）型锂离子蓄电池电源（以下简称为电源）。 5.2 防爆标志

ExdI 或Exd[ib]I。 5.3 产品型号

DX□□□/ □□□ 设计修改序号，用(A)、(B)等表示补充特征，J-监测通信、X-避险、 C-车辆、Q-起动额定输出电压，多电压输出时为最大值，V 电源额定能量，Wh 电池类型，L-锂离子蓄电池防爆类型，B-隔爆型、 J-隔爆兼本质安全型产品类型，电源

6 技术参数

至少应包括以下技术参数： a）单体电池额定电压，V； b）单体电池额定容量，Ah； c）单体电池允许最大充电电压，V； d）单体电池允许最低放电截止电压，V； e）单体电池最大允许充电电流，A； f）单体电池最大允许放电电流，A； g）单体电池数量；

h）单体电池最高允许工作温度，℃； i）电池组的额定容量，Ah；

j）电池组的最低允许使用容量报警值，Ah； k）电池组充电过流保护值，A； l）电源电池的额定能量，Wh；

m）电源额定输出电压（多电压输出为最大额定输出电压），V； n）电源额定输出电流（多电压输出为最大额定输出电流），A； o）电源输出过流保护电流，A； p）电源额定输入电压范围，V； q）电源额定输入电流范围，A。

7 技术要求

7.1 环境条件

除有关标准另有规定外，电源应在下列条件下正常工作：

a）环境温度：0℃～40℃；

b）平均相对湿度：不大于95%（＋25℃）； c）大气压力：80kPa～106 kPa；

d）有甲烷、煤尘爆炸危险，但无显著振动和冲击、无破坏绝缘的腐蚀性气体的场所。 7.2 供电电源

除有关标准另有规定外，电源应在下列供电条件下正常工作： a）额定电压：127V或380V或660V或1140V，允许偏差： ——井底车场、主运输巷：－20%～＋10%； ——其他场所：－25%～＋10%。 b）谐波：10%。

c）频率：50Hz，允许偏差±5%。 7.3 基本要求

7.3.1电源选用的蓄电池应满足《矿用锂离子蓄电池安全技术要求》。

7.3.2 监测通信系统和紧急避险设施用电源中锂离子蓄电池的额定容量不超过60Ah，运输车辆用电源、柴油机起动机用电源及其它电源中锂离子蓄电池的额定容量不超过100Ah。

7.3.3 在正常充、放电过程中单体电池的最高温度不应超过60℃。

7.3.4 锂离子蓄电池应采用串联方式连接，电池组的额定能量不应超过32000Wh。电池组内单体电池的类型、规格、技术参数应一致，并为同一制造厂家生产。 7.3.5 防爆要求

7.3.5.1 电源应具备防爆安全性能，采用隔爆或隔爆兼本安的防爆型式。防爆结构、性能和标志应满足GB3836.1~4-2010的要求，其中放置电池的隔爆腔体应能承受不小于1.5MPa的静压试验。

7.3.5.2 锂离子蓄电池应放置在独立的隔爆腔内，且该隔爆腔内不应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。

7.3.5.3 隔爆腔内不允许锂离子蓄电池以任何形式的并联连接。 7.3.6 电池管理系统基本要求

7.3.6.1 应对所有单体电池的电压和表面温度，电池组的电压、电流、电池容量

等参数进行检测，误差应满足表1的要求。测量信息的显示和故障报警功能应满足实际需要。

表1 锂离子蓄电池（组）参数测量误差要求

参数 误差 单体电池电压值 ≤0.5% 单体电池温度 ±2℃ 电池组电流 ≤2% 电池组电压 ≤0.5% 电池组容量 ≤5% 注：对于塑料壳体的锂离子蓄电池，电池温度测量应选择在电池极耳处。

7.3.6.2 应具有单体电池过充电压保护功能。 7.3.6.3 应具有单体电池过充电压保护失效检测功能。 7.3.6.4 应具有单体电池过放电压保护功能。 7.3.6.5 应具有单体电池过放电压保护失效检测功能。 7.3.6.6 应具有充电过流保护功能。 7.3.6.7 应具有放电过流保护功能。 7.3.6.8 应具有输出短路保护功能。 7.3.6.9 应具有温度保护功能。 7.3.6.10 应具有均衡充电控制功能。 7.3.6.11 应具有电池信息采集线开路保护。 7.3.7 电源电气安全性能

7.3.7.1 绝缘电阻和介电强度应符合MT/T 1078-2008中4.9的规定。 7.3.7.2 泄漏电流应符合MT/T 408-1995中4.8.3的规定。 7.3.8 电源电气性能

7.3.8.1 监测通信系统用后备电源的主要技术指标与功能应符合MT/T 1078-2008中4.4和4.5的规定，且在正常充放电时，单体电池的温度应不超出60℃；井下紧急避险设施用电源应具有定期自动放电的功能，电源的工作时间（放电）应符合相关国家或行业标准的规定，并可定期通过自动放电来测量电池组的实际容量，且在电池组实际容量小于最低允许使用容量时报警或显示；运输车辆用电源和防爆柴油机起动机用电源的技术指标与功能应使用的要求。 7.3.8.2 工作稳定性应符合MT/T 1078-2008中4.11的规定。

7.3.8.3 环境适应性应符合MT/T 1078-2008中4.14的规定，其主要技术指标和功能应满足7.3.6和MT/T 1078-2008的规定。

7.3.9 当电源包含充电、放电、电源输入、电源输出、冷却等系统时，应满足相

关标准的规定。

8 检验方法

8.1 试验条件

除另有规定外，试验应在以下环境条件下进行： a）环境温度：15～35℃； b）相对湿度：45%～75%； c）大气压力：86～106kPa。 8.2 测量仪器与设备

a）计量仪器的准确度和测量范围应能保证所测指标的精度。 b）测量仪器和设备的选用应符合所测的特性。

c）被测电源本身不含显示、报警装置的，生产厂家应提供相关配套设备。 8.3 受试电源要求

受试电源的单体电池应符合《矿用锂离子蓄电池安全技术要求》型式检验及出厂检验合格的产品。 8.4 检验方法

8.4.1 单体电池的类型、规格及电池组构成，采用目测检查。 8.4.2 防爆性能和结构检验，执行GB3836.1～4-2010的相关规定。 8.4.3 电池管理系统测试

8.4.3.1 根据电源充电和放电要求，配备相应的充电和放电设备；电源自带充电功能时可不配充电设备。

8.4.3.2 各单体电池上连接电压测试设备。 8.4.3.3 各单体电池上连接温度测试设备。 8.3.3.4 充电模式

在充电回路中串联电流测试和容量检测设备，启动充电设备，按产品企业标准中规定充电方式充电。充电过程中不允许被测设备放电。 8.4.3.5 放电模式

在放电回路中串联电流测试和容量检测设备，启动放电设备，以电源额定输出电流放电。放电过程中不允许对被测设备充电。 8.4.3.6 充电过程中电池管理系统测试

以8.4.3.5方式放电，至电源的单体电池过放电压保护动作。

以8.4.3.4方式充电至额定容量的90%时停止充电，将其中电压最低的单体电池以电源额定输出电流放电，放出额定容量的10%，停止放电；以8.4.3.4方式充电至电源单体电池过充电压保护。

试验过程中不少于三次监测各单体电池的电压、各单体电池的温度、电池组的充电电流、电池组电压，与电源显示相比较 ，误差应满足7.3.6.1的要求。

在充电结束时，检测各单体电池电压值，最高电压值应不高于产品企业标准中的要求。

充电结束后静置1个小时检测各单体电池电压值（对于紧急避险设施用后备电源，应在充电结束立即检测各单体电池电压值），且最高电压与最低电压差值应不大于50mV。

8.4.3.7 放电过程中电池管理系统测试

以8.4.3.4方式充电，至电源单体电池过充电压保护动作。 以8.4.3.5方式放电，至电源单体电池过放电压保护动作。

试验过程中不少于三次监测各单体电池的电压、各单体电池的温度、电池组的放电电流、电池组电压，与电源显示相比较 ，误差应满足7.3.6.1的要求。在放电结束时，检测各单体电池电压值，最低电压值应不低于产品企业标准中的要求。容量检测值与电源的放电容量显示值比较，误差应满足7.3.6.1要求。 8.4.3.8 单体电池过充电压保护失效检测

将电源按照8.4.6.4充电至单体电池过充电压保护动作，使该保护功能失效。启动充电设备（充电电流不高于电源额定充电电流的20%，各单体电池的电压不高于最大允许充电电压的103%），当电源中某只单体电池电压在100～103%最高允许电压范围内，应有报警或显示。 8.4.3.9 单体电池过放电压保护失效检测

将电源按照8.3.3.5放电至单体电池过放电压保护动作，使该保护功能失效。启动放电设备（放电电流不高于电源额定输出电流的20%，各单体电池的电压不低于最低放电截止电压的97%），当电源中任意一只单体电池电压在97～100%最低放电截止电压范围内，应有报警或显示。 8.4.3.10 充电过流保护测试

以8.4.3.4方式充电，增加充电设备的输出电流至电池组充电过流保护值的

103%，电源应实现充电过流保护，在100ms内断开与充电器连接（对于运输车辆和柴油机起动机用电源，动作时间为2s），停止充电，并在10s内报警或显示。 8.4.3.11 放电过流保护测试

以8.4.3.4方式充电，至电源单体电池过充电压保护，在电源的输出端施加过流检测负载，使电源输出电流为过流保护值的103%，电源应实现放电过流保护，在100ms内断开与用电设备连接（对于运输车辆和柴油机起动机用电源，动作时间为2s），停止放电，并在10s内报警或显示。 8.4.3.12 输出短路保护测试

以8.4.3.4方式充电，至电源单体电池过充电压保护，在电源的输出端施加短路检测负载（外部线路电阻应小于5mΩ），使电源输出处于短路状态，电源应实现放电短路保护，50ms内断开与用电设备连接，停止放电，并在10s内报警或显示。

8.4.3.13 温度保护功能测试

将电池温度检测元件置于温箱中，从室温以不大于3℃/min升温速率调整温箱中的温度至低于产品企业标准所规定的单体电池最高表面温度的5℃，电源应处于正常工作状态；以不大于1℃/min升温速率平稳调整温箱中的温度至电源断开与用电设备连接，记录动作时间和动作温度；动作温度应为的保护温度值±2℃。温箱停止升温，至电源报警或显示，记录时间，电源断开与用电设备连接与电源显示或报警的时间间隔应小于20s。

温箱以不大于1℃/min速率降温，至电源与用电设备恢复连接，记录恢复时间和恢复温度，恢复温度应为单体电池最高表面温度值±2℃；至电源温度保护显示或报警消失，记录时间，电源恢复与用电设备连接与电源显示或报警消失的时间间隔应小于20s。

试验过程温箱最高温度的设置宜不超过65℃。 8.4.3.14 信息采集线开路保护

随机断开电池电压和温度采集线各一根，应显示出相应故障类型及故障点。 8.4.3.15 容量自检功能测试

以8.4.3.5方式放电，至单体电池过放电压保护动作；以8.4.3.4方法充电，充至企业标准中规定的电池组最低允许使用容量报警值，停止充电，启动容量自检功能，至自检结束，电源应报警或显示电池组容量不足故障。

8.4.4 依据相关标准对7.3.7、7.3.8、7.3.9条进行检验。

9 检验规则

检验分为出厂检验和型式检验。 9.1 出厂检验

9.1.1 电源应逐台进行检验，合格产品应予合格证。 9.1.2 检验项目：出厂检验项目按表2规定。

9.1.3 出厂检验的各项性能和指标应符合本标准的规定，否则按不合格处理。 9.2 型式检验

9.2.1 有下列情况之一时应进行型式检验：

a）新产品或老产品转厂定型时；

b）正式生产后如结构、原材料、工艺有较大改变可能影响产品性能时； c）停产１年以上，恢复生产时；

d）出厂检验结果与上一次型式检验的结果有较大差异时； e）国家有关部门提出型式检验要求时。 9.2.2 检验项目

型式检验的项目等见表2。 9.2.3 样品数量

由申请人从出厂检验合格的产品中选取，数量不少于2台。 9.2.4 判定规则

产品检验项目有一项不合格，则判该产品不合格。

表2 检验规则

序号 1 检验项目 外观结构检查 技术要求 试验方法 7.3.1、7.3.2、7.3.4、8.4.1 7.3.5.2、 7.3.5.3 7.3.5.1、 8.4.2 7.3.5.2 7.3.5.1 8.4.2 8.4.3.6、7.3.3 8.4.3.7 7.3.6.1 8.4.3.6、出厂检验 型式检验 √ √ 2 3 4 5 防爆性能与结构试验 隔爆外壳静压试验 最高表面温度 测量精度测试 — √ √ △ √ √ √ √ 8.4.3.7 6 单体电池过充电压保护 7.3.6.2 8.4.3.6 △ √ 7 过充电压保护失效检测 7.3.6.3 8.4.3.8 △ √ 8 单体电池过放电压保护 7.3.6.4 8.4.3.7 △ √ 9 过放电压保护失效检测 7.3.6.5 8.4.3.9 △ √ 10 7.3.6.6 8.4.3.10 △ √ 充电过流保护 11 7.3.6.7 8.4.3.11 △ √ 放电过流保护 12 7.3.6.8 8.4.3.12 △ √ 输出短路保护 13 7.3.6.9 8.4.3.13 △ √ 温度保护 14 电池组均衡充电控制 7.3.6.10 8.4.3.6 △ √ 15 信息采集线开路保护 7.3.6.11 8.4.3.14 △ √ 16 绝缘电阻和介电强度 7.3.7.1 8.4.4 √ √ 17 7.3.7.2 8.4.4 √ √ 泄漏电流 18 7.3.8.1 8.4.3.15 √ √ 容量自检功能 19 7.3.8.1 8.4.4 √ √ 基本电气测试 20 7.3.8.2 8.4.4 √ √ 工作稳定性 21 7.3.8.3 8.4.4 — √ 环境适应性 22 7.3.9 8.4.4 √ √ 其他 注： “√”表示应该进行的检验项目，“—”表示可不进行的检验项目，“△”表示过程检验项目。