专利名称：一种智能型的救生舱不间断电源的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及一种新电源，特别是涉及一种救生舱用的智能型不间断电源。
背景技术：
煤矿安全是安全生产重中之重，直接关系到煤矿职工的生命安全和社会的稳定，也是“保增长、保民生、保稳定”的内在要求。然而，我国煤矿事故发生率较高，负面影响很大。在煤矿事故中，只有极少数井下人员是在事故发生现场第一时间受到伤害遇难的。绝大多数人员伤亡是由于长时间被困井下灾变环境中窒息、中毒等原因造成的。因此，在井下事故发生后，我国矿山安全防护体系 如何有效保障井下被困人员避险，已成为改善煤矿安全形式的关键。可移动式救生舱，避难硐室就是为了矿难时，防护井下被困人员避险而设计生产的。可移动式救生舱，避难硐室内的不间断电源是救生舱的重要组成部分，不间断电源的稳定性，质量优劣直接关系到救生舱的使用性能、使用价值，安全性。现有的救生舱不间断电源，其锂电池的保护方式主要是采用过压、过流保护和自动恢复功能，温度，电压，电流等采集。现有的救生舱不间断电源生存舱内无生存环境无智能管理功能；只能对3(T40W风机进行启，停控制；不能根据生存舱的生存环境的要求，自动保持生活舱具有必要的生存条件。
实用新型内容本实用新型的目的，是提供一种智能型的救生舱不间断电源，安全性能高，且能保证舱内的温湿度，一氧化碳，二氧化碳等有毒有害气体，舱内氧气的浓度，舱压为正压，压力大小，完全满足《矿用隔爆〈兼本安〉型锂离子蓄电池电源安全技术要求》的。即能自动保持生活舱具有良好的生活条件。智能型的救生舱不间断电源，由两大部分组成。第一部分是智能型的电池管理。它包括变压器，开关电源，智能充电器，均衡器(含在锂电池管理系统里)、显示屏和电池组。控制变压器将外接交流电源660V或220V，127V变压为220V的交流电，供开关电源，智能充电器用；开关电源开关电源将220V的交流电整流为24V的直流电；在外接电源正常运转时，由开关电源给救生舱用电设备供电。智能充电器锂电池专用充电机，输入电压为220VAC，频率50HZ;输出电压为29. 2VDC,恒流输出10A，截止电流IA ;与管理系统的单片机通过窗口通信连接，当(单体)电池充满时自动关断，当电量下降到90%时重新启动充电。充电器通过对电池组的每节电池真值电压进行检测，并根据电池组中每节电池的真值电压，决定充电器的充电工作状态，是充电，还是停止充电，从而确保电池不会过充。[0012]智能管理系统主要功能有电池状态参数的采集，电池状态的预测，电池组故障诊断，均衡保护(含在单片机里)，CAN总线，RS485通信等。均衡器电池均衡与每个单体电芯之间均有连线，任何工作状态均对电池组进行主动均衡。均衡方式是通过一个均衡电源对单只电芯进行补充电，当某串联电池组中某一只单体电芯出现不平衡时对其进行单独充电，使其电压保持和其它电芯一致。从而弥补了电芯的不一致性缺陷，延长了电池组的使用时间和电芯的使用寿命，使电池组的能源利用率达到最优化。显示屏实时显示和查看电池总电压、电池总电流、储备能量、单体电池最高电压、单体电池最低电压、单体电池温度，电池组最高温度，电池工作的环境温度，均衡状态等。第二部分是智能型的生存条件管理系统开关电源通过第一继电器输出的24V直流电，分两路，一路送多个稳压输出模块，通过多个稳压输出模块，分别输出12V，24V，36V，48V非本安直流电电源。供智能型的生存 条件管理系统MCU控制器用电，MCU控制器对移动式救生舱内非本安直流负载供电进行智能控制，控制舱内的温湿度，有毒有害气体，氧气浓度，过渡舱压力；使其指标完全符合《矿用隔爆(兼本安)型锂离子蓄电池电源安全要求》。MCU输入信号来自救生舱内的温湿度传感器，一氧化碳，二氧化碳传感器，氧气传感器，压力传感器。另一路送至三组本安电源电路，通过三个隔离模块和与三个隔离模块对应连接为移动式救生舱内的本安用电负载供电。充电器的电压输出端与第二继电器的电压输入端接线端子对应连接，充电器通过第二个继电器输出DC29. 2V，第二个继电器的控制端与CAN总线连接。多个电池组结构相同，每一组电池组均由一个电池和一个继电器串联构成，其中继电器并联在充电器输出的DC29. 2V的供电电路中，继电器的控制端接CAN总线，电池的电池状态信号输出端通过CAN总线与单板机的对应接口连接。采用的技术方案是一种智能型的救生舱不间断电源，包括电源控制变压器，开关电源、充电器、多个电池组、单片机、显示屏，数据采集机构，串行通信接口、多个稳压输出模块、通讯控制插件板、I/o输入输出插件板和三组本安电源电路。电源控制变压器，将外接660V (220V, 127V)的交流电，通过控制变压器，变为220V的交流电，供开关电源和充电器用。开关电源与第一继电器对应连接，第一继电器的控制端通过CAN总线与单片机的对应接口连接。开关电源通过第一继电器输出24V直流电，在开关电源的DC24V供电电路中并联有多个稳压输出模块和三组本安电源电路，三组本安电源电路分别由一个隔离模块和与该隔离模块对应连接的双重保护电路构成。开关电源通过第一继电器输出的24V直流电，分两路，一路送多个稳压输出模块，通过多个稳压输出模块，分别输出12V，24V, 36V, 48V四路非本安直流电，通过对应的MCU控制器，对移动式救生舱内非本安直流负载供电，MCU输入信号来自救生舱内的传感器。另一路送至三组本安电源电路，通过三个隔离模块和与三个隔离模块对应连接的双重保护电路，分别输出DC12V、DC12V和DC18V三路本安直流电，供移动式救生舱内的本安用电负载用电。充电器的电压输出端与第二继电器的电压输入端接线端子对应连接，充电器通过第二个继电器输出DC29. 2V，第二个继电器的控制端与CAN总线连接。多个电池组结构相同，每一组电池组均由一个电池和一个继电器串联构成，其中继电器并联在充电器输出的DC29. 2V的供电电路中，继电器的控制端接CAN总线，电池的电池状态信号输出端通过CAN总线与单板机的对应接口连接；显示屏的信号输入端通过窗口及导线与单片机的窗口对应接口连接。通讯控制插件板和I/O输入输出插件板分别通过导线与单片机的对应接口连接；通讯控制插件板设有多个接线端子，能分别外接检测传感器的通信端，如温度传感器、气体测定仪等；I/o输入输出插件板设有多个接线端子，终点输出控制救生舱内设置的用电设备，如调节阀等。数据采集机构包括电压采样模块、电流采样模块、温度采样模块；电压采样模块、电流采样模块、温度采样模块的信号输出端分别通过导线与单片机的对应接口连接。上述开关电源的DC24V供电电路中还并联一个放电组件，放电组件由放电电阻和第十三继电器对应电连接构成，第十三继电器的控制端接CAN总线。上述开关电源的正压输出端与第一继电器的正压输入端的连线上串接有二级管。本实用新型能保证救生舱内达到下述技术指标I控制氧气浓度在19%±0· 3 ；2 保证温度 34. 5±0· 5°C ;度为 85%土 1% ；3保证舱内为正压力，控制压力210Pa±5Pa ；4.保证一氧化碳彡 24X 1(Γ6±3 ； 二氧化碳〈I. 0%±0· 3%。本实用新型的有益效果I、开关电源外接电源开关电源将外接220V的交流电，整流为24V的直流电输送给用电设备，在外接电源不停电时，供本安用电负载用电及非本安用电负载用电。2、智能锂电池充电器对电池组充电。同时对每节电池真值电压进行测试，并根据电池组中每节电池的测试电压，决定充电器的充电工作状态；是充电还是停止充电，从而确保不会过充。锂电池充电器，将充电工作状态传递给主控单元，即单片机。3、电池管理系统由主从机构组成。控制24V，60AH电池组，最大可带10组电池组。4、均衡功能充电时对不一致的电池进行均衡。5、电池组的回流保护在充放电负极端增加了一个二极管，防止电池组并联后的不同电池模块间产生环流。6、放电保护即可对各电池模块进行充放电保护，也可对整个电源系统进行放电保护。7、电流检测实时检测充放电电流值。8、串行总线通讯可以读取各从机的数据信息。9、显示及报警控制将电池组的各种信息传输给显示屏进行显示，并在必要时做出报警处理。10、生存舱的智能管理系统能根据生存舱的标准《矿用隔爆(兼本安)型锂离子蓄电池电源安全要求》，通过智能型控制，达到如下效果10-1.通过智能型的生存条件管理系统，保证舱内温湿度完全符合《矿用隔爆(兼本安)型锂离子蓄电池电源安全要求》的条件；10-2.通过智能型的生存条件管理系统，保证有毒有害气体一氧化碳，二氧化碳，完全符合《矿用隔爆(兼本安)型锂离子蓄电池电源安全要求》的条件；10-3.通过智能型的生存条件管理系统，保证控制舱内氧气浓度完全符合《矿用隔爆(兼本安)型锂离子蓄电池电源安全要求》的条件；10-4.通过智能型的生存条件管理系统，保证过渡舱为正压，压力完全符合《矿用隔爆(兼本安)型锂离子蓄电池电源安全要求》的条件。 智能型的生存条件管理系统，通过MCU进行控制。MCU输入信号来自可移动式救生舱内的各种传感器，MCU控制的负载为移动式救生舱内的相应的用电负载。自动保持生活舱具有的最佳生存条件。最大限度的利用生存舱的有限资源。
图I是本实用新型的一种实施例电路原理图。
具体实施方式
一种智能型的救生舱不间断电源，包括电源控制变压器6，开关电源I、充电器2、多个电池组、单片机26、显示屏15、数据采集机构、串行通讯接口 44、通讯控制插件板13、1/O输入输出插件板14和本安电源电路,其特征在于开关电源I的电压输出端子与第一继电器4的电压输入接线端子对应连接，输出DC24V电压，第一继电器4的控制端与CAN总线5连接，CAN总线5与单片机26的对应接口连接；在开关电源I输出的DC24V供电电路中并联有第一稳压输出模块29、第二稳压输出模块30、第三稳压输出模块31和第四稳压输出模块27，分别输出12V，24V，36V，48V非本安直流电。本安电源电路包括第一双重保护电路8、第二双重保护电路10和第三双重保护电路12 ;第一双重保护电路8、第二双重保护电路10和第三双重保护电路12分别经对应的第一隔尚模块7、第二隔尚模块9和第三隔尚模块11并联在开关电源I输出的DC24V供电电路中，分别为本安设备提供DC12V，DC12V, DC18V电源。充电器2的电压输出端与第二继电器3的电压输入端接线端子对应连接，充电器2通过第二继电器3输出DC29. 2V电压，第二继电器3的控制端与CAN总线5连接。多个电池组由第一电池组、第二电池组、第三电池组、第四电池组、第五电池组、第六电池组、第七电池组、第八电池组、第九电池组和第十电池组组成。第一电池组由第一电池16和第三继电器48对应连接构成，第二电池组由第二电池17和第四继电器49对应连接构成，第三电池组由第三电池18和第五继电器50对应连接构成，第四电池组由第四电池19和第六继电器51对应连接构成，第五电池组由第五电池20和第七继电器52对应连接构成，第六电池组由第六电池21和第八继电器53对应连接构成，第七电池组由第七电池22和第九继电器54对应连接构成，第八电池组由第八电池23和第十继电器55对应连接构成，第九电池组由第九电池24和第i^一继电器56对应连接构成，第十电池组由第十电池25和第十二继电器57对应连接；第三继电器48、第四继电器49、第五继电器50、第六继电器51、第七继电器52、第八继电器53、第九继电器54、第十继电器55、第i^一继电器56和第十二继电器57并联在充电器2的DC29. 2V电路中；上述第三至十二继电器的控制端与CAN总线5连接；上述第一至第十电池的电池状态信号输出端通过RS485总线与单片机26的对应接口连接；通讯控制插件板13和I/O输入输出插件板14分别通过导线与单片板26的对应接口连接；通讯控制插件板13设有多个接线端子，能分别外接多个检测传感器的通信端；1/0输入输出插件板14设有多个接线端子，终点输出控制救生舱内设置的调节设备，如调节阀等。数据采集机构包括电压采样模块37、电流采样模块40、温度采样模块41 ；电压采样模块37、电流采样模块40、温度采样模块41的信号输出端分别通过导线与单片机26的 对应接口连接，串行通讯接口 44和显示屏15分别通过导线与单片机26的对应接口连接。开关电源I的DC24V供电电路中分别并联有第一稳压输出模块29、第二稳压输出模块30、第三稳压输出模块31和第四稳压输出模块27 ；第一稳压输出模块29、第二稳压输出模块30、第三稳压输出模块31和第四稳压输出模块27分别经第一隔尚输出32、第二隔尚输出33、第三隔尚输出34和第四隔尚输出59,并通过对应第一 MCU控制器35、第二 MCU控制器38、第三MCU控制器42和第四MCU控制器45分别对应控制第一电机36、第二电机39、第一阀43和第二阀46。上述MCU控制器的输入信号来自救生舱内的传感器。开关电源I的DC24V供电电路中并联一个放电组件，放电组件由放电电阻58和第十三继电器47对应电连接构成，第十三继电器47的控制端接CAN总线5。开关电源I的正压输出端与第一继电器4的正压输入端的连线上串接有二级管28。
权利要求1.一种智能型的救生舱不间断电源，包括电源控制变压器，开关电源、充电器、多个电池组、单片机、显示屏、数据采集机构、串行通讯接口、四个稳压输出模块、通讯控制插件板、I/o输入输出插件板和三组本安电源电路；其特征在于 开关电源与第一继电器对应连接，第一继电器的控制端通过CAN总线与单片机的对应接口连接； 开关电源通过第一继电器输出24V直流电，在开关电源的DC24V供电电路中并联有四个稳压输出模块和三组本安电源电路，三组本安电源电路分别由一个隔离模块和与该隔离模块对应连接的双重保护电路构成； 开关电源通过第一继电器输出的24V直流电，分两路，一路送至四个稳压输出模块，通过四个稳压输出模块，分别输出12V，24V, 36V, 48V四路非本安直流电，通过智能型的生存条件管理系统MCU控制器，对移动式救生舱内非本安直流负载供电，MCU输入信号来自救生舱内的传感器；输出控制信号来自救生舱内的用电设备；另一路送至三组本安电源电路，三组本安电源电路由三个隔离模块和与三个隔离模块对应连接的双重保护电路构成，分别输出DC12V、DC12V和DC18V三路本安直流电电源，供移动式救生舱内的本安用电负载用电； 充电器的电压输出端与第二继电器的电压输入端接线端子对应连接，充电器通过第二个继电器输出DC29. 2V，第二个继电器的控制端与CAN总线连接； 多个电池组结构相同，每一个电池组均由一个电池和一个继电器串联构成，其中继电器并联在充电器输出的DC29. 2V的供电电路中，继电器的控制端接CAN总线，电池状态信号输出端通过CAN总线与单板机的对应接口连接； 显示屏的信号输入端通过导线与单片机的对应接口连接； 通讯控制插件板和I/O输入输出插件板分别通过导线与单片机的对应接口连接；通讯控制插件板设有多个接线端子，能分别外接检测传感器的通信端； 数据采集机构包括电压采样模块、电流采样模块、温度采样模块；电压采样模块、电流采样模块、温度采样模块的信号输出端分别通过导线与单片机的对应接口连接，串行通讯接口通过导线与单片机的对应接口连接。
2.根据权利要求I所述的一种智能型的救生舱不间断电源，其特征在于开关电源的DC24V供电电路中还并联一个放电组件，放电组件由放电电阻和第十三继电器对应电连接构成，第十三继电器的控制端接CAN总线。
专利摘要一种智能型的救生舱不间断电源，包括开关电源、充电器、多个电池组、单片机、显示屏。开关电源输出DC24V，在开关电源输出的DC24V电源电路中，并联有四个稳压输出模块(分别输出12V、23V、36V和48V四路非本安直流电)和三组本安电源电路(分别输出12V、12V和18V直流电)。充电器输出DC29.2V，在充电器输出的DC29.2V电路中并联有十个电池组，十个电池组中的每一个电池的信号状态输出端通过CAN总线与单片机对应接口连接。本实用新型安全性能高，且能保证舱内的温湿度，一氧化碳，二氧化碳等有害气体，舱内氧气的浓度，舱压为正压，压力大小。完全满足《矿用隔爆〈兼本安〉型锂离子蓄电池电源安全技术要求》。即能自动保持生活舱内具有良好的生活条件。
文档编号H02J7/00GK202550652SQ20122002645
公开日2012年11月21日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者张贵良, 石秀英, 郑万林 申请人:沈阳华矿新能源装备科技有限公司