一种模块化智能不间断防爆电源装置的制作方法

本发明涉及一种防爆电源装置，尤其是一种模块化智能不间断防爆电源装置。

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能和社会的问道，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，我国矿上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装置是救生舱的重要组成部分，不间断电源装置的稳定性，质量优劣直接关系到救生舱的使用性使用价值，安全性。

现有的救生舱不间断电源装置，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。公开号为cn102522791a的中国专利申请提到一种防爆电源装置，且有夹具安装固定串联连接，接线腔隔板上也设置有多个接线柱。电防爆电缆连接防爆电池管理系统和防爆锂电池组，防爆电池管理系统对防爆锂电池组的电流、电压、温度实施安全管理控制。防爆电源装置具备防爆安全保护功能，防爆锂电池组出现欠压、过压、高温和过流故障，则通知充电接触器/放电接触器断开防爆电源装置充/放电回路，对整个锂电池组实施保护，但是现有的救生舱不间断电源装置生存舱内无生存环境无智能管理功能；只能对30～40w风机进行启，停控制；不能根据生存舱的生存环境要求，自动保持生活舱具有的生存条件；模块化扩展功能较低，不能实现智能化扩展和电池健康状态(soh)检测与预警。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种模块化智能不间断防爆电源装置，可靠性能与安全性能高，能给各种传感器和救生舱(避难硐室)内设备提供电源的装置，保证舱内温、湿度，一氧化碳、二氧化碳等有毒有害气体处理，平衡舱内氧气的浓度，调节舱内压力大小和保持舱内压力为正压，完全满足《矿用隔爆兼本安型锂离子蓄电池电源装置安全技术要求》的。即能自动保持生活舱具有较好的生活、输出环境条件。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种模块化智能不间断防爆电源装置，以智能型救生舱不间断电源装置为例，由电池隔爆仓、bms主控隔爆仓、隔离变压器隔爆仓、本安输出隔爆仓和显示传输模块组成；

每个电池隔爆仓由1--4个独立隔爆的电池仓和1--2个bms采集控制板(保护板)仓组成。每个电池隔爆仓由8个磷酸铁锂电池串联组成24v电池组，内置8个感温探头，分别测量每一个电池的温度；每个bms采集控制板(保护板)隔爆仓内置一块bms采集控制板(保护板)，采集、测量电池组充、放电电流，电压、温度等参数，对电池进行过压、过流、温度异常、掉线等的保护和报警。电池仓之间通过a0联通接头实现信号和能源的连接与传输。

bms主控隔爆仓内安装有中央控制模块(bms主控板)；隔离变压器隔爆仓内安装有充电机、隔离变压器；本安输出隔爆仓内安装有dc/dc本安电源、自检负载放电模块；

显示传输模块：由显示屏、按键、遥控器、红外线收发端口、远程数据传输端口组成。显示模块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。井上中央控制机房可经rs485总线对电源装置系统参数进行监控和远程控制。

隔离变压器隔爆仓内置隔离变压器，将外接的660v或380v的交流电源装置，通过隔离变压器，变为220v的交流电源装置。

充电机隔爆仓内置充电机，将ac220v交流电转换成dc29.2v的直流电源装置。

本安电源装置输出隔爆仓内置dc/dc模块和本安电源装置模块；dc/dc模块将中央控制模块(主控板)输出的dc20v—29.2v变换成dc6v、dc12v、dc18v、dc24v安全电源装置，以满足各种非本安输入电源装置的电器设备的能源需求；内置4--12路本安电源装置模块将中央控制模块(主控板)输出的dc20v—29.2v变换成4--12路相互独立的本安电源装置输出，以满足各种传感器、要求本安输入的电器设备的能源需求。

电池隔爆内的bms采集控制板(保护板)和bms主控隔爆仓内的中央控制模块(主控板)、显示模块共同组成能智能型救生舱不间断电源装置的bms电源装置管理系统。

bms采集控制板(保护板)：通过温度探头和电压排线采集单体电池的信息，并对电池进行行过充、过放、过流、短路等一次保护和对电池组进行均衡充电管理及将单体电池信息上传到中央控制模块(主控板)。

中央控制模块(主控板)：包含主电源装置管理控制板。主要作用有在特殊工况下，定期对装置内每子组内的电池组通过自检负载放电模块进行放电和充电机充电管理，对电池组的健康状态和剩余电量进行智能估算，对电量低于标准的模块进行充电维护和；将采集模块上传的电池组内电池的电压、电流、温度等参数进行运算；根据运算，做出逻辑判断，判断电池的运行状态和对电池组进行过充、过放、过流、短路、温度异常的二次保护,将电池的运行状态通过显示模块进行做出实时显示；当判断故障时，电池故障分析后对电池系统的进行预警、报警；与充电机、用电设备以及上位机进行通讯。

本发明的有益效果：

1、隔离变压器：可将外接的660v或380v的交流电源装置，通过隔离变压器，变为220v的交流电源装置；

2、充电机：将外接220v的交流电，整流为29.2v的直流电输送给主控模块，分别给每一子组24v60ah的电池组进行充电，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)和供给用电设备，在外接电源装置不停电时，供本安用电负载用电及非本安用电负载用电。

3、电池管理系统由主从机构组成bms采集控制板控制24v60ah电池组，最大可带16组电池组。中央控制模块(主控板)通过拔码开关设定地址，最大可以同级并联组负主控,实现多级智能控制并联，中央控制模块(主控板)最多可以有效控制管理128组24v60ah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、充、放电保护：即可对各电池模块进行充、放电保护，也可对整个电源装置系统进行放电保护。

7、电流检测、容量计算、温度监控：实时检测充放电电流值和各单体电池温度，并定期对各子组内的电池进行放电和容量计算。

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8的各种信息传输给显示模块4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装置安全要求》，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电池电源装置安全要求》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装置安全要求》的条件；

10-3通过智能型的生存条件管理系统，保证过度舱为正压。压力完全符合《矿用隔爆兼本安型锂离子蓄电池电源装置安全要求》的条件，最大限度的利用生存舱的有限资源。

附图说明

图1为本发明模块化智能不间断防爆电源装置模块组成示意图；

图2为本发明智能型救生舱不间断电源装置排列示意图；

图3为本发明不间断电源装置系统示意图；

其中，1、固定支架2、电池隔爆仓

3、bms主控隔爆仓4、显示传输模块

5、bms采集控制板6、电池温度采集传感器

7、电池电压采集排线8、电池组

9、rs485或rs232总线10、电源装置充放电b+、p+线

11、电源装置充电c-线12、电源装置放电p-线

13、中央控制模块14、隔离变压器

15、充电机16、本安输出隔爆仓

18、自检负载放电模块19、隔离变压器隔爆仓

具体实施方式

如图1至图3所示，一种模块化智能不间断防爆电源装置，用于智能型救生舱不间断电源，包括固定支架1，固定支架1上设有电池隔爆仓2、bms主控隔爆仓3、隔离变压器隔爆仓19、本安输出隔爆仓16和显示传输模块4，电池隔爆仓3内安装有24v电池组8、用于采集电池组内电池电压、温度、电流、容量的bms采集控制板5、电池温度采集传感器6、电池电压采集排线7；bms主控隔爆仓3内安装有中央控制模块(bms主控板)13；隔离变压器隔爆仓19内安装有充电机15、隔离变压器14；本安输出隔爆仓16内安装有dc/dc本安电源、自检负载放电模块18；各电池隔爆仓2、bms主控隔爆仓3、隔离变压器隔爆仓19、本安输出隔爆仓16通过电源装置充放电b+、p+线10、电源装置充电c-线11、电源装置放电p-线12和rs485或rs232总线9连接在一起；bms主控隔爆仓3与显示传输模块4通过rs485或rs232总线9连接。电源装置充放电b+、p+线10、电源装置充电c-线11、电源装置放电p-线12用于能量的传输，rs485或rs232总线17用于信号的传输。

智能型救生舱不间断锂电池组电源装置由9个电池隔爆仓2和1个bms主控隔爆仓3、1个隔离变压器隔爆仓19、1个本安输出隔爆仓16、一个显示输出模块4组成。共使用144个ifp36130165a—60ah电池组成，组成24v1080ah电源装置。其中每个电池仓由两个独立隔爆的电池隔爆仓2和2个bms采集控制板隔爆仓组成。每个电池隔爆仓由八个60ah的电池串联组成24v60ah电池组，内置八个电池温度采集传感器6，分别测量每一个电池的温度；每个bms采集控制板隔爆仓内置一块bms采集控制板5，采集、测量电池组充、放电电流，电压、温度等参数，对电池进行过压、过流、温度异常、掉线等的保护和报警。电池仓之间通过a0联通接头实现信号和能源的连接与传输；本安输出隔爆仓16内置dc/dc模块和多路本安电源装置模块、自检负载放电模块18；隔离变压器隔爆仓19由隔离变压器仓、充电机隔爆仓组成，隔离变压器仓内置300w矿用的隔离变压器14，可将外接的660v或380v的交流电源装置，通过隔离变压器14，变为220v的交流电源装置。充电机隔爆仓内置充电机15，将ac220v交流电转换成dc29.2v的直流电源装置，通过中央控制模块(主控板)13，分别给每一子组24v60ah的电池组8进行充电。bms采集控制板(保护板)5：通过电池温度采集传感器6和电压排线7采集单体电池的信息，并对电池进行行过充、过放、过流、短路等一次保护和对电池组8进行均衡充电管理及将单体电池信息上传到中央控制模块(主控板)13。中央控制模块(主控板)13：主要作用有在特殊工况下，定期对装置内每子组内的电池组8通过自检负载放电模块进行放电和充电机充电管理，对电池组8的健康状态和剩余电量进行智能估算，对电量低于标准的模块进行充电维护和；将采集模块上传的电池组8内电池的电压、电流、温度等参数进行运算；根据运算，做出逻辑判断，判断电池的运行状态和对电池组进行过充、过放、过流、短路、温度异常的二次保护,将电池的运行状态通过显示输出模块模块4做实时显示；当判断故障时，电池故障分析后对电池系统的进行预警、报警；与充电机15、用电设备以及上位机进行通讯。本安电源装置的本安输出隔爆仓16内置dc/dc模块和本安电源装置模块；dc/dc模块将中央控制模块(主控板)13输出的dc20v—29.2v变换成dc24v安全电源装置，以满足各种非本安输入电源装置的电器设备的能源需求；内置六路本安电源装置模块将中央控制模块(主控板)13输出的dc20—29.2v变换成六路相互独立的本安电源装置输出，以满足各种传感器、要求本安输入的电器设备的能源需求。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。