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一种便于拆装防热失控的电源柜的制作方法

泰然健康网
2025-09-17 00:47

本发明涉及电源柜，具体涉及一种便于拆装防热失控的电源柜。

背景技术：

1、电源柜广泛应用于通信、电力、数据中心、工业控制等领域，为各类设备提供稳定可靠的电力供应。随着这些领域对供电稳定性和安全性要求的不断提高，电源柜的性能和安全性越来越受到重视。现有的电源柜主要存在以下几方面的问题：

2、首先，传统电源柜内的电源模块通常采用固定安装的方式，当单个电源模块出现故障需要更换或维护时，操作复杂，需要专业技术人员现场拆卸，导致维护成本高、维护周期长。由于拆装不便，维护人员往往需要关闭整个电源柜进行操作，影响系统运行的连续性，给用户带来不便。

3、其次，现有电源柜对电池热失控的防护措施不足。锂离子电池是当前电源柜中常用的能量存储单元，但在过充、过放、短路或机械损伤等情况下，容易发生热失控现象。热失控会导致电池温度迅速上升，释放大量热量和有害气体，严重时可能引发火灾或爆炸事故。目前，大多数电源柜仅采用简单的散热措施，如风扇散热、设置散热孔等，缺乏针对热失控的有效预防和抑制机制。

4、第三，现有电源柜的结构设计缺乏模块化和智能化管理。电源模块之间的连接往往采用固定焊接或螺栓连接方式，不利于快速更换和系统升级。同时，缺乏有效的温度监测和预警系统，无法及时发现潜在的安全隐患，增加了发生严重安全事故的风险。

5、第四，现有电源柜在电源模块之间的热隔离方面设计不足。当某个电池单元发生热失控时，容易通过热传导引发相邻电池的连锁热失控反应，形成连锁反应，最终导致整个电源系统的瘫痪甚至安全事故。

6、因此，亟需一种结构设计合理、便于拆装、具有有效热失控防护机制的新型电源柜，以满足不断提高的供电安全性和可靠性要求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于：针对现有技术的不足，提供一种便于拆装防热失控的电源柜，既能简化电源模块的拆装维护过程，提高拆装效率，又能有效防止电池热失控，增强电源柜的安全性和可靠性，延长使用寿命。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种便于拆装防热失控的电源柜，包括：

4、电源柜本体，所述电源柜本体内安装有电源模块；

5、所述电源模块包括第一电池单元和沿所述第一电池单元四周设置的第二电池单元，所述第一电池单元的四周分别设置有插接槽，每个所述第二电池单元朝向所述第一电池单元的侧面均设置有可插接于所述插接槽的插接板，所述第一电池单元与所述第二电池单元通过所述插接槽与所述插接板插接配合连接；其中，所述插接槽和所述插接板均沿纵向延伸设置，且均呈t型结构；

6、所述第二电池单元的插接板的表面涂覆有安全涂层，所述安全涂层通过将以下组分混合并涂覆于所述插接板表面后干燥制得，所述组分按重量份数包括：

7、有机溶剂 80-100份；

8、碳酸氢钠 25-35份；

9、碳酸镁 15~25份；

10、尿素 35-55份；

11、无机阻燃剂 15-25份；

12、纳米导热填料 5-15份；

13、粘结剂 10-20份；

14、增稠剂 5-10份。

15、优选地，所述安全涂层的厚度为1~10mm。

16、优选地，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、四氢呋喃和二甲基亚砜中的至少一种；

17、所述无机阻燃剂选自水滑石、膨胀石墨、氢氧化铝、氢氧化镁和磷酸锌中的至少一种；

18、所述纳米导热填料选自氮化硼、氮化铝、碳纳米管、石墨烯和二氧化硅中的至少一种；

19、所述粘结剂选自聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚氨酯和环氧树脂中的至少一种；

20、所述增稠剂选自羟丙基甲基纤维素、黄原胶、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠和膨润土中的至少一种。

21、优选地，所述电源模块的排布呈十字形结构，所述第一电池单元位于十字形结构的中心，所述第二电池单元沿十字形结构的四个方向设置。

22、优选地，所述电源柜本体内部设置有温度监测装置和气体检测装置，所述温度监测装置和所述气体检测装置均与plc控制模块电连接；当检测到电源模块温度异常或有害气体浓度超标时，所述plc控制模块自动启动灭火系统；所述灭火系统包括灭火剂储存装置和喷射装置，所述灭火剂储存装置和喷射装置安装在所述电源柜本体内，所述喷射装置朝向所述电源模块设置。

23、优选地，所述第一电池单元和所述第二电池单元之间还设置有隔热层，所述隔热层包括以下重量份数的组成：

24、陶瓷化硅胶 40-60份；

25、纳米气凝胶 15-25份；

26、无机填料 10-20份；

27、交联剂 5-15份；

28、催化剂 1-5份。

29、优选地，所述陶瓷化硅胶选自甲基硅油、乙烯基硅油或苯基硅油中的至少一种；

30、所述纳米气凝胶选自二氧化硅气凝胶、二氧化钛气凝胶或氧化铝气凝胶中的至少一种；

31、所述无机填料选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆或氧化镁中的至少一种；所述交联剂选自含氢硅油、过氧化物或氨基硅烷中的至少一种；

32、所述催化剂选自铂络合物、钯络合物或锡络合物中的至少一种。

33、优选地，所述隔热层形成波形结构，所述波形结构满足以下关系式：

34、；

35、其中，x，y分别为波形结构上每一个点沿x轴的横坐标和沿y轴的纵坐标，z为波形结构上每一个点沿z轴的法向坐标；

36、l，w分别为波形结构的长度和宽度；n1，n2分别为波形结构上沿横向的波峰数目和沿纵向的波峰数目；a为波形结构上波形的振幅，a的取值范围为2-8mm。

37、优选地，所述电源柜本体内设置有循环冷却系统，所述循环冷却系统包括冷却液通道、热交换器和循环泵，所述冷却液通道环绕所述电源模块设置，所述热交换器与所述冷却液通道连通，所述循环泵用于驱动冷却液在所述冷却液通道和所述热交换器之间循环流动。

38、优选地，所述冷却液通道的内壁涂覆有导热涂层，所述导热涂层包括以下重量份数的组成：

39、石墨烯 10-20份；

40、氮化硼 15-25份；

41、聚合物基质 40-60份；

42、交联剂 5-15份；

43、分散剂 2-8份。

44、优选地，所述聚合物基质选自环氧树脂、聚酰亚胺、聚氨酯或有机硅树脂中的至少一种；所述交联剂选自胺类固化剂、酸酐类固化剂或过氧化物中的至少一种；所述分散剂选自十二烷基硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮或聚氧乙烯醚中的至少一种。

45、优选地，所述电源柜本体的外壁设置有多个可拆卸的散热面板，所述散热面板包括以下层状结构：

46、外层金属板、中间散热层和内层导热层，所述中间散热层由相变材料制成，所述相变材料的相变温度为35-45℃；这一温度范围略高于电源柜的正常工作温度，但低于电池单元的安全温度上限，能够有效吸收异常产生的热量。

47、优选地，所述相变材料包括以下重量份数的组成：

48、石蜡 40-60份；

49、聚乙二醇 15-25份；

50、导热填料 10-20份；

51、稳定剂 5-10份；

52、阻燃剂 5-15份。

53、优选地，所述导热填料选自氧化铝、氮化硼、石墨烯或碳纳米管中的至少一种；所述稳定剂选自聚乙烯醇、硬脂酸或十八胺中的至少一种；所述阻燃剂选自三氧化二锑、溴化阻燃剂或膨胀型阻燃剂中的至少一种。

54、优选地，所述电源柜本体包括前柜门和后柜门，所述前柜门上设置有触摸屏、多功能数显表、温控器、启停按钮和文件夹放置袋，所述后柜门安装有空调，所述前柜门还安装有排气扇，所述电源柜本体侧面设置有散热孔；所述电源柜本体内部还设置有主开关、分开关、交流接触器、plc控制模块、中间继电器，所述主开关、分开关、交流接触器、中间继电器和电源模块分别与plc控制模块电性连接。

55、相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：

56、1）本发明通过模块化插接设计，使电源模块易于拆装和维护。将电源模块设计为第一电池单元和第二电池单元的插接结构，使得单个电池单元可以单独拆卸更换，大大简化了维护过程，提高了拆装效率。当某个电池单元出现故障时，无需更换整个电源模块，只需更换特定电池单元，既节省成本又减少了维护时间。此外，这种插接式设计允许操作人员在不影响其他正常工作的电池单元的情况下进行单元拆换，实现了电源柜的"热插拔"功能，避免了因电源断电而导致的系统中断问题，极大地提高了系统的可用性和连续性。

57、2）本发明通过t型结构的插接设计，增强了电池单元之间的连接稳定性和耐久性；t型结构提供了更大的接触面积和更强的机械强度，能够承受更大的力学负载和振动冲击，同时保持良好的电气连接性能。这种结构设计有效避免了传统螺栓连接容易松动或焊接连接不便于拆卸的缺点，既保证了连接的可靠性，又保留了便于拆装的特性，满足了高可靠性电源系统的需求。

58、3）本发明在插接板设置的安全涂层能在电池热失控初期迅速发挥作用。当电池温度异常升高时，涂层中的尿素在受热后会分解成氨气和氰酸，尤其是氰酸会与碳酸氢钠、碳酸镁反应生成阻燃的氰化合物盐，同时释放大量的co2气体惰化易燃气体氛围。这一过程不仅能够有效吸收热量，还能通过惰性气体的释放稀释可燃气体的浓度，将其降低至爆炸下限以下，从而阻止燃烧和爆炸的发生；且涂层中添加的无机阻燃剂进一步强化了整体的阻燃效果，而纳米级导热填料的引入则显著提升了热量传导效率，加速热量的分散与耗散。因此，相比传统的阻燃层，本发明的涂层通过吸热和惰化双重机制，显著提高了电源柜的安全性能。

59、4）本发明在电池单元之间设置的隔热层采用特殊材料形成的波形结构，不仅具有优异的隔热性能，还能有效缓解电池充放电过程中的膨胀应力。波形结构提供了弹性变形空间，在电池膨胀时能够适应形变，减少电池受到的机械应力，延长电池使用寿命；同时，当某个电池单元发生热失控时，隔热层能有效阻断热传导路径，防止热量向相邻电池单元传递，避免发生连锁热失控反应，大大提高了电源系统的安全性。