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矿用锂电源系统技术及产业化

【技术开发单位】国营第七五六厂

【技术简介】中国煤矿大都采用人工操纵开采,超负荷出产等方式造成矿难频发,工人生命安全得不到有力保障,每百万吨死亡率是先进国家的数十倍甚至一百倍。在这样的情况下,为及时解决煤矿行业从业人员安全和开采效率问题,国务院、国家安全监管总局国家煤矿安监局等部门多次发文要求逐步将煤矿建成规范化、机械化、数字化、信息化的现代化矿山,从而保证矿工的安全和矿山的有效合法开采。而现代化矿山建设中,电源是重中之重,一款安全、高可靠性的电源决定了各系统能否正常运行,因此,作为特种电源—矿用电源应运而生。

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。同时在 GB3836.2-2010《爆炸性环境  第2 部分:由隔爆外壳“d”保护的设备》文件中明确规定 “在正常使用时可能释放电解气体的电池” 禁止在隔爆外壳内使用。原有的铅酸电池电源、镍氢电池电源将会慢慢被锂离子蓄电池电源取代,因此矿用锂离子电源成为矿用产品后备电源是一种必然趋势。

该项目产品技术来源于本厂自有军用航空蓄电池设计制造技术,和本厂自有专利技术。756厂研发出的矿用锂离子电源样品经测试,技术指标明显高于普通动力锂电池。同时,工厂已研发出的动力锂电源系统功能已包括了能够对蓄电池进行电压检测、温度检测、故障识别、充电放电等功能的智能充放电管理系统,大大提升了产品的使用可靠性和技术含量,可以很好的满足新能源车载及航空、铁路、舰船等高端装备的技术需求,保障整机先进性能指标的发挥。与国内大多数厂家只做电池或仅做BMS(电池监控或管理系统)相比,756厂的锂离子电池与BMS集成化产品拥有更加显著的技术优势。

该项目通过对锂离子蓄电池生产线、配套电源系统生产线的产业化及技术能力升级,解决锂电源系统批量生产及工艺瓶颈的问题,实现自动化、高效率、信息化生产和管理,建成年产5000台DXBL1440/24矿用隔爆型锂离子蓄电池电源及其他系列矿用锂离子蓄电池电源的生产能力。

【技术特点】

(1)“Z”形叠片技术

   大容量锂离子蓄电池都是采用小容量电芯并联而成,采用“Z”形叠片技术很好地解决了每个电芯之间电流分布,提高了电芯使用的一致性,延长蓄电池的使用寿命,提高了蓄电池使用的可靠性。该技术已申请发明专利,并在《电源技术》发表了论文成果。

(2)智能管理技术

智能监控蓄电池充电电压的上限值,过流保护、自动平衡系统等技术措施,提高锂离子蓄电池组使用过程中的安全可靠性。

采用信号采集和信号放大技术,监控锂离子蓄电池组中各单体蓄电池的充、放电电压、蓄电池组内部温度等反应蓄电池组电源特性的参数,实现锂离子蓄电池组的智能监控,包括蓄电池的状态参数监控、状态管理。

建立锂离子蓄电池组在使用过程中的各种故障模式,通过信号采集、处理技术,判断锂离子蓄电池组的使用状态,对使用过程中出现的故障及时传输到机载信息管理系统,并通过机载处理系统进行报警提示。

在蓄电池组内部安装各种用于报警的保护装置、充电控制装置等,提高其使用安全性和可靠性,使电源系统具备充电控制、报警保护、各种数据显示功能,并具有良好的电磁兼容性能。

针对锂离子蓄电池的特点,实现在地面对锂蓄电池组进行智能充电管理、放电管理、自动平衡、状态检查(是否符合装机条件)和故障报警等维护工作。

(3)隔爆技术

为提高锂离子蓄电池使用的安全性,采用具有隔爆功能的防爆箱,将蓄电池与管理系统分开装配,即便蓄电池出现燃烧等异常情况,也不会影响其使用场所安全。隔爆技术的专利已在申请中。

【技术指标】

标称电压:24V;

额定容量:60Ah;

最大外形尺寸(不含凸出部位)490mm×440mm×300mm:

重量:85kg;

工作温度范围:0℃~40℃;

充电方式:恒流/恒压;

额定输入电压:127V;

后备电源最高输出电压:28.8V;

【技术水平】国际先进

【可应用领域和范围】矿用无轨运输车辆、电机车、单轨吊机车、紧急避险设备、矿用通讯和监测用等领域。

【专利状态】已申请专利2项

【技术状态】小批量生产阶

【合作方式】合作开发、工程承包、产品销售

【投入需求】5000万元

【转化周期】2年

【预期效益】通过本项目的实施,通过矿用锂离子电池和电源产品制造技术、质量的提升和产品结构的升级完善,大力发展矿用电源产业市场,国营第756厂产品市场有望实现翻倍增长。同时必将推动756厂新能源产品加速向军民用航空领域、通信领域、轨道交通领域、电动车等领域扩张,实现企业生产规模和经营效益的双增长。在生产规模增长的同时,将带动本省有关钢铁、化工原材料、零部件等产品上下游关联产业链的同步增长,有效地推动本省经济的快速发展。

本项目实施后,可以新增销售收入6000万元,新增利润1200万元,新增税金300万元,并能新增20人的就业岗位。因此,本项目实施后将会极大的促进本地区的经济发展,为地方财政提供有保障的税收来源。随着国家对矿山现代化建设的重视,不断发布相关建设要求并强制实施,同时随着工厂技术逐步走向成熟,该项目必将迎来更加广阔的市场发展前景。

    【联系方式】杜  萍  0816-2439131/13981199086