矿用隔爆兼本安型锂离子电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，主要由密封箱和设置在密封箱内的电源电路组成，所述的电源电路包括充电器U1、电池管理系统U2、磷酸铁锂电池U3和本安处理模块U4；所述矿用交流电通过充电器U1进入电池管理系统U2，电池管理系统U2通过内部的整流、滤波、稳压处理输出非本安的直流电，再通过本安处理模块U4的隔离、降压处理，输出本安的直流电；电池管理系统U2通过内部的电池充放电电路对磷酸铁锂电池U3进行充电。本实用新型在煤矿井下主电源断电时，井下移动设备能持续稳定运行，保证煤矿井下的通信以及信息稳定传输，从而保证了井下生产工作的正常进行。
【专利说明】矿用隔爆兼本安型锂离子电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种矿用电源，具体是一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，属于防爆、不间断电源【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，我国煤矿井下供电设备正在逐步采用隔爆或者本安型配置，但是由于隔爆或者本安型设备都是钢制外壳的密闭设备，一经封闭便很少打开，内部器件更换维修困难。一旦发生主电源故障，在没有后备电源的情况下，供电中断所引起的通信和信息传输中断对煤矿井下生产作业的影响相当严重，从而无法保证井下工作环境的安全性和可靠性，同时也不利于企业经济效益的提高。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，在煤矿井下主电源断电时，井下移动设备仍然能够持续稳定的运行，保证煤矿井下的通信以及信息的稳定传输，确保井下工作环境的安全性和可靠性。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，主要由密封箱和设置在密封箱内的电源电路组成，所述的电源电路包括充电器仍、电池管理系统似、磷酸铁锂电池和本安处理模块；所述矿用交流电通过充电器VI进入电池管理系统12，电池管理系统似通过内部的整流、滤波、稳压处理输出非本安的直流电，再通过本安处理模块口4的隔离、降压处理，输出本安的直流电；电池管理系统口2通过内部的电池充放电电路对磷酸铁锂电池进行充电。
[0005]所述电池管理系统包括采集模块和主控模块；所述采集模块与磷酸铁锂电池口3电连接；所述主控模块包括1⑶控制器，以及与1⑶控制器相连的管理芯片、1⑶控制器、交流检测单元和458通信部分；所述管理芯片输入端与采集模块输出端相连，所述交流检测单元与充电器仍相连；
[0006]所述本安处理模块主要由转换电路和本安处理电路组成，转换电路与本安处理模块口4相连；所述转换电路包括高频变压器II八、整流二极管02和稳压二极管051，交流电通过高频变压器II八、整流二极管02、稳压二极管051整流稳压后转化成直流电；所述本安处理电路主要由控制芯片八54和三极管054组成，所述控制芯片八54与三极管054相连。
[0007]进一步地，电池管理系统还设有与主控模块相连的按键模块。
[0008]进一步地，电池管理系统还设有与主控模块相连的显示模块。
[0009]进一步地，所述采集模块通过0、0-, 和主控模块连接。
[0010]进一步地，按键模块或显示模块通过485通信部分与主控模块相连。
[0011]优选地，显示模块为[￡0液晶显示屏。
[0012]进一步地，矿用交流电为127乂。
[0013]进一步地，非本安的直流电为13 V?16乂。
[0014]进一步地，本安的直流电为12乂。
[0015]优选地，整流二极管02型号为册[08，所述稳压二极管051型号为册8304，所述管理芯片型号为⑶3052八，所述三极管054型号为120勵6，所述控制芯片型号为丁1上2124八⑶。
[0016]与现有技术相比，本实用新型设有充电器、电池管理系统、磷酸铁锂电池和本安处理模块，具有过流、过压、短路保护以及不间断供电的功能，为煤矿井下的各种通信设备、电力设备提供可靠稳定的电源，实现了直流127输出，维持不间断供电；充电器能够在磷酸铁锂电池电量不足时，对其进行充电，当主电源断电时，可保证电源的不断供给，以确保井下生产工作的正常进行；电池管理系统可以监控电池的工作状态，具有过充保护、过放保护、温度保护等功能，既可以在主电源因故障断开的时候维持供电，又可以对电池进行管理，为煤矿井下的监测监控设备和信息传输设备的不间断运行提供可靠的电源保障，有效地提高了企业的工作效率和经济效益。而本安处理模块可实现扩流、扩压功能，可有效地对电路进行保护，延长电路的使用寿命。本实用新型结构简单，易于制作，且成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型电源原理框图；
[0018]图2是本实用新型转换电路原理图；
[0019]图3是本实用新型本安处理模块电路原理图；
[0020]图4是本实用新型电池管理系统连线图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0022]如图1所示，本实用新型一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，主要由密封箱和设置在密封箱内的电源电路组成，所述的电源电路包、充电器仍、电池管理系统似、磷酸铁锂电池仍和本安处理模块[4 ；矿用127乂交流电通过充电器仍进入电池管理系统似，电池管理系统口2通过内部的整流、滤波、稳压处理输出非本安的13?“V直流电，再通过本安处理模块14的隔离、降压处理，输出本安的12乂直流电；输出本安的12乂直流电给外部设备供电；电池管理系统通过内部的电池充放电电路对磷酸铁锂电池进行充电，完成充电功倉泛。
[0023]如图2和图3所示，所述本安处理模块主要由转换电路和本安处理电路组成，转换电路与本安处理电路相连，具有整流、滤波、稳压功能，输出非安137?“V直流电电压传给本安处理模块；所述转换电路包括高频变压器II八、整流二极管02和稳压二极管051，交流电通过高频变压器II八、整流二极管02、稳压二极管051整流稳压后转化成直流电；所述本安处理电路主要由控制芯片八54和三极管054组成，所述控制芯片八54与三极管054相连。控制芯片主要是实现扩流、扩压功能，当电流、电压达到保护点时候，三极管断开，切断输出，实现保护。
[0024]如图4所示，所述电池管理系统主要由以下4个模块组成:
[0025]1)采集模块:采集模块和磷酸铁锂电池仍电连接，主要用于对电池组电压，充电电流，放电电流，单体电压，电池温度参数进行采集。除温度信号外，通常采用隔离处理的方式。
[0026]2)主控模块:主要由1⑶控制器，以及与1⑶控制器相连的管理芯片、1⑶控制器、交流检测单元和458通信部分组成；所述管理芯片输入端通过0、0-、？—与采集模块输出端相连；所述交流检测单元与充电器仍相连；采集模块把采集到的电压、电流、温度数据送到管理芯片，管理芯片在通过1⑶控制器的处理实现单体电池电压过放、过充保护，单体电池电流过充、过放保护，短路保护，过温保护，均衡充电控制功能；交流检测单元和充电器VI相连，当外界交流电接到主控模块时候，1⑶控制器检查电池电量，当电量不足时候，给电池充电，当电池电量满时，停止充电；485通信部分用于和显示模块、按键模块通信，当电压、电流出现异常或者通讯出现异常，10^发命令到显示模块、按键模块，实现报警。
[0027]3)按键模块:所述按键模块通过485通信部分与主控模块相连，主要用于显示界面的切换；当电流或者电压异常时候，红灯闪亮报警；当通讯异常时候，黄灯闪亮报警。
[0028]4)显示模块:所述显示模块485通信部分与主控模块相连，主要用于显示电池组的一些基本信息，包括标称电压，容量，组合方式，单体电池充放电的截止电压，充电电流，放电电流。
[0029]作为本实用新型优选方案，所述显示模块为[￡0液晶显示屏，屏幕显示清晰。
[0030]所述整流二极管02型号为册8108，所述稳压二极管051型号为册8304，所述管理芯片型号为⑶3052八，所述三极管054型号为120勵6，所述控制芯片八54型号为丁1上2124八⑶。
[0031〕 工作时，若发生主电源掉电事故，本安处理模块通过电池管理系统完成电路切换，利用平时的充电回路放电，维持对外的直流输出，直到主电源故障被排除并且恢复供电后，才切换回去，重新进入充电状态。电池管理系统似通过内部的电池管理芯片实现采集电流、单节电压、均衡控制等功能。本实用新型所采用的密封箱体为金属或非金属制成，具有隔爆性质并符合煤矿井下安全规程的箱体。本实用新型能够为井下工作提供不间断电源，保证井下工作的正常运行，从而保证了井下工作环境的安全性和可靠性，有效地提高了企业的工作效率和经济效益。
【权利要求】
1.一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，主要由密封箱和设置在密封箱内的电源电路组成，其特征在于，所述的电源电路包括充电器(U1)、电池管理系统(U2)、磷酸铁锂电池(U3)和本安处理模块(U4);所述矿用交流电通过充电器(Ul)进入电池管理系统(U2)，电池管理系统(U2)通过内部的整流、滤波、稳压处理输出非本安的直流电，再通过本安处理模块(U4)的隔离、降压处理，输出本安的直流电；电池管理系统(U2)通过内部的电池充放电电路对磷酸铁锂电池(U3 )进行充电； 所述电池管理系统包括采集模块和主控模块；所述采集模块与磷酸铁锂电池(U3)电连接；所述主控模块包括MCU控制器，以及与MCU控制器相连的管理芯片、MCU控制器、交流检测单元和458通信部分；所述管理芯片输入端与采集模块输出端相连，所述交流检测单元与充电器(Ul)相连； 所述本安处理模块主要由转换电路和本安处理电路组成，转换电路与本安处理模块(U4)相连；所述转换电路包括高频变压器T1A、整流二极管D2和稳压二极管D51，交流电通过高频变压器T1A、整流二极管D2、稳压二极管D51整流稳压后转化成直流电；所述本安处理电路主要由控制芯片A54和三极管Q54组成，所述控制芯片A54与三极管Q54相连。
2.根据权利要求1所述的一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，其特征在于，所述电池管理系统还设有与主控模块相连的按键模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，其特征在于，所述电池管理系统还设有与主控模块相连的显示模块。
4.根据权利要求3所述的一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，其特征在于，所述按键模块或显示模块通过485通信部分与主控模块相连。
5.根据权利要求3所述的一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，其特征在于，所述显示模块为LED液晶显示屏。
6.根据权利要求3所述的一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，其特征在于，所述矿用交流电为127V。
7.根据权利要求3所述的一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，其特征在于，所述非本安的直流电为13 V?16V。
8.根据权利要求3所述的一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，其特征在于，所述本安的直流电为12V。
9.根据权利要求1所述的一种矿用隔爆兼本安型锂离子电源，其特征在于，所述整流二极管D2型号为HER108，所述稳压二极管D51型号为HER304，所述管理芯片型号为CN3052A，所述三极管Q54型号为120N06，所述控制芯片型号为TLE2124ACD。
【文档编号】H02J7/00GK204144999SQ201420534947
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】刘顺, 崔建堂, 高广瑞, 孔明坤 申请人:徐州中矿大华洋通信设备有限公司