專利名稱：一種救生艙電池管理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子設(shè)備監(jiān)控領(lǐng)域，尤其是涉及一種救生艙電池管理裝置，應(yīng)用于煤礦井下救生艙用鋰電池保護(hù)。
背景技術(shù)：
救生艙的動力供應(yīng)裝置一般分為兩部分礦山電源和不間斷電源UPS。救生艙在正常情況下接入礦山用電源，經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換設(shè)備調(diào)整電壓電流適應(yīng)艙內(nèi)的設(shè)備規(guī)格。在發(fā)生礦難時，井下救生艙中的空調(diào)、照明、電子設(shè)備控制等都要依靠電池電力來維持。能否為救生艙耗電設(shè)備提供電力，維持其長時間穩(wěn)定的運行，對延長救生時間有著極大的影響。目前對井下救生艙用的電池還沒有一套完整的保護(hù)方案，無法對電池各種運行的狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，也無法對電池故障狀態(tài)進(jìn)行快速的報警，并給出相應(yīng)的開關(guān)量輸出。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供了一種救生艙電池管理裝置，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可直觀的對救生艙電池的各種運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，對電池故障進(jìn)行報警。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)一種救生艙電池管理裝置，包括第一電壓采集模塊、第二電壓采集模塊、電流采集模塊、控制模塊、電流傳感器、第一電池、第二電池、第三電池、第四電池、第五電池、第六電池、第七電池、第八電池、隔離模塊、本安型觸摸屏、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器，第一電池、第二電池、第三電池、第四電池、第五電池、第六電池、第七電池、 第八電池和電流傳感器通過線纜依次串行連接，第一電池、第二電池、第三電池、第四電池的正極分別與第一電壓采集模塊連接，第五電池、第六電池、第七電池、第八電池的正極分別與第二電壓采集模塊連接，電流傳感器的輸出端與電流采集模塊連接，第一溫度傳感器、 第二溫度傳感器和第三溫度傳感器分別與第一電壓采集模塊、第二電壓采集模塊和電流采集模塊連接，控制模塊、第一電壓采集模塊、第二電壓采集模塊、電流采集模塊依次進(jìn)行通訊連接，控制模塊通過隔離模塊與本安型觸摸屏連接。如上所述的第一電壓采集模塊包括用于采集第一電池、第二電池、第三電池和第四電池電壓的第一電壓采集單元，與控制模塊通訊的第一通訊單元，與第二電壓采樣模塊通訊的第二通訊單元和與第一溫度傳感器連接的第一溫度采集單元，第一通訊單元和第二通訊單元為串口或者CAN總線。如上所述的第二電壓采集模塊包括用于采集第五電池、第六電池、第七電池和第八電池電壓的第二電壓采集單元，與第一電壓采集模塊通訊的第三通訊單元，與電流采集模塊通訊的第四通訊單元和與第二溫度傳感器連接的第二溫度采集單元，第三通訊單元和第四通訊單元為串口或者CAN總線。如上所述的控制模塊包括與第一電壓采集模塊通訊的第六通訊單元，與隔離模塊連接的CAN總線接口，用于電源輸入的電源接口，用于對外輸出故障開關(guān)量信號的輸出單元，第六通訊單元為串口或者CAN總線。如上所述的電流采集模塊包括與電流傳感器連接且用于采集電流信號的電流采集單元，與第二電壓采集模塊通訊的第五通訊單元，與第三溫度傳感器連接的第三溫度采集單元，第五通訊單元為串口或者CAN總線。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點1、結(jié)構(gòu)簡單，使用方便；2、可實現(xiàn)救生艙電池運行狀態(tài)的實時監(jiān)測顯示；3、可對電池故障狀態(tài)進(jìn)行快速的報警，并輸出故障開關(guān)量信號；4、本安型觸摸屏與強(qiáng)電部分通過隔離模塊隔離，保證操作人員安全。

圖1是一種救生艙電源管理裝置的原理示意圖。圖中，1-第一電壓采集模塊，2-第二電壓采集模塊，3-電流采集模塊，4-控制模塊，5-電流傳感器，6-第一電池，7-第二電池，8-第三電池，9-第四電池，10-第五電池， 11-第六電池，12-第七電池，13-第八電池，14-隔離模塊，15-本安型觸摸屏，101-第一電壓采集單元，102-第一通訊單元，103-第二通訊單元，104-第一溫度采集單元，105-第一溫度傳感器，201-第二電壓采集單元，202-第三通訊單元，203-第四通訊單元，204-第二溫度采集單元，205-第二溫度傳感器，301-電流采集單元，302-第五通訊單元，303-第三溫度采集單元，304-第三溫度傳感器，401-第六通訊單元，402-電源接口，403-CAN總線接口， 404-輸出單元。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實施例如圖1所示，第一電壓采集模塊1中的第一電壓采集單元101與第一電池6，第二電池7，第三電池8和第四電池9的正極連接，用于測量上述四個電池的電壓，同時第一溫度傳感器105將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號輸入到第一電壓采集模塊1中的第一溫度采集單元104，第一電壓采集模塊1中的第一通訊單元102與控制模塊4中的第六通訊單元401 連接，用于將采集到的電壓和溫度數(shù)據(jù)傳遞到控制模塊4。第二電壓采集模塊2中的第二電壓采集單元201與第五電池10，第六電池11，第七電池12和第八電池13的正極連接，用于測量上述四個電池的電壓，同時第二溫度傳感器 205將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號輸入到第二電壓采集模塊2中的第二溫度采集單元204。 第二電壓采集模塊2中的第三通訊單元202與第一電壓采集模塊1中的第二通訊單元103 連接，將采集到的電壓和溫度數(shù)據(jù)傳遞到第一電壓采集模塊1，并通過第一電壓采集模塊1 傳遞到控制模塊4中。電流采集模塊3的電流采集單元301與電流傳感器5連接，用于采集電流傳感器5 輸出的模擬信號，同時第三溫度傳感器304將溫度轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號輸入到電流采集模塊3中的第三溫度采集單元303，電流采集模塊3中的第五通訊單元302與第二電壓采集模塊2中的第四通訊單元203連接，將采集到的電壓和溫度數(shù)據(jù)傳遞到第二電壓采集模塊 2，并通過第二電壓采集模塊2傳遞到第一電壓采集模塊1，最后傳遞到控制模塊4中。[0018]控制模塊4將第一電壓采集模塊1、第二電壓采集模塊2和電流采集模塊3輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，控制模塊4中的CAN總線接口 403與隔離模塊14連接，隔離模塊14與本安型觸摸屏15連接?？刂颇K4與本安型觸摸屏15之間通過隔離模塊14進(jìn)行了可靠的隔離，將本安型觸摸屏15與強(qiáng)電部分進(jìn)行了隔離，不會對操作人員人身產(chǎn)生威脅。本安型觸摸屏15可實時顯示電壓、電流、溫度、SOC等數(shù)據(jù)。電池的每節(jié)單體電壓為3. 2V,要達(dá)到救生艙所需電壓MV，就必須要八節(jié)電池串接。在電池充放電時，本實用新型可實時在線檢測電池組中所有單體電池電壓、電池組總電壓、電池組充放電電流、溫度，并且通過采集到的電池電壓，電流，溫度數(shù)據(jù)通過輸出單元 404輸出的信號對電池進(jìn)行自動充電、均衡充電、均衡放電等電源管理和過充、過放等安全保護(hù)功能，大大減小了井下安全事故的發(fā)生。當(dāng)本實用新型監(jiān)測的電池的最高電壓大于設(shè)定的充電截至電壓3. 6V時，第一電壓采集模塊1或第二電壓采集模塊2將故障代碼傳遞到控制模塊4，控制模塊4通過輸出單元404進(jìn)行控制輸出；鋰電池的最低模塊單體電壓小于設(shè)定的放電電截至電壓2. 5V時，第一電壓采集模塊1或第二電壓采集模塊2將故障代碼傳遞到控制模塊4，控制模塊4通過輸出單元404進(jìn)行控制輸出；該鋰電池的充電電流大于設(shè)定充電電流5A時，電流采集模塊3 將故障代碼傳遞到控制模塊4，控制模塊4通過輸出單元404進(jìn)行控制輸出；鋰電池的放電電流大于設(shè)定放電電流6A時，電流采集模塊3將將故障代碼傳遞到控制模塊4，控制模塊4 通過輸出單元404進(jìn)行控制輸出；溫度傳感器可以根據(jù)實際的需要安放在電池附近進(jìn)行溫度監(jiān)測。當(dāng)電池的最高溫度大于設(shè)定的溫度保護(hù)上限時，第一電壓采集模塊1或第二電壓采集模塊2或電流采集單元301將故障代碼傳遞到控制模塊4，控制模塊4通過輸出單元 404進(jìn)行輸出，并連續(xù)報警1秒，當(dāng)最高溫度回落到設(shè)定的保護(hù)溫度的范圍內(nèi)時，解除報警。上述電池型號為SE60AH。電流傳感器型號為CHB-25NP，輸入輸出信號范圍為士 12A。第一電壓采集器單元，第二電壓采集器單元為MAX4508.第一溫度采集單元，第二溫度采集單元，第三溫度采集單元為5022。電流采集單元為CHB-25NP。第一溫度傳感器，第二溫度傳感器，第三溫度傳感器的型號為DS18B20，輸入輸出信號范圍-55° C—士 125° C。本安型觸摸屏的型號為XSH-5。隔離模塊14的型號為IS01050。第一通訊單元102，第二通訊單元103，第三通訊單元202，第四通訊單元203，第五通訊單元302，第六通訊單元401可以是串口或者CAN總線。
權(quán)利要求1.一種救生艙電池管理裝置，其特征在于包括第一電壓采集模塊(1)、第二電壓采集模塊(2)、電流采集模塊(3)、控制模塊(4)、電流傳感器(5)、第一電池(6)、第二電池 (7)、第三電池(8)、第四電池(9)、第五電池(10)、第六電池(11)、第七電池(12)、第八電池(13)、隔離模塊(14)、本安型觸摸屏(15)、第一溫度傳感器(105)、第二溫度傳感器(205)和第三溫度傳感器(304)，第一電池(6)、第二電池(7)、第三電池(8)、第四電池(9)、第五電池 (10)、第六電池(11)、第七電池(12)、第八電池(13)和電流傳感器(5)通過線纜依次串行連接，第一電池(6)、第二電池(7)、第三電池(8)、第四電池(9)的正極分別與第一電壓采集模塊(1)連接，第五電池(10)、第六電池(11)、第七電池(12)、第八電池(13)的正極分別與第二電壓采集模塊(2)連接，電流傳感器(5)的輸出端與電流采集模塊(3)連接，第一溫度傳感器(105)、第二溫度傳感器(205)和第三溫度傳感器(304)分別與第一電壓采集模塊(1)、 第二電壓采集模塊(2)和電流采集模塊(3)連接，控制模塊(4)、第一電壓采集模塊(1)、 第二電壓采集模塊(2)、電流采集模塊(3)依次進(jìn)行通訊連接，控制模塊(4)通過隔離模塊(14)與本安型觸摸屏(15)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種救生艙電池管理裝置，其特征在于所述的第一電壓采集模塊(1)包括用于采集第一電池(6)、第二電池(7)、第三電池(8)和第四電池(9)電壓的第一電壓采集單元(101)，與控制模塊(4)通訊的第一通訊單元(102)，與第二電壓采樣模塊(2)通訊的第二通訊單元(103)和與第一溫度傳感器(105)連接的第一溫度采集單元 (104)，第一通訊單元(102)和第二通訊單元(103)為串口或者CAN總線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種救生艙電池管理裝置，其特征在于所述的第二電壓采集模塊(2)包括用于采集第五電池(10)、第六電池(11)、第七電池(12)和第八電池(13)電壓的第二電壓采集單元(201)，與第一電壓采集模塊(1)通訊的第三通訊單元(202)，與電流采集模塊(3)通訊的第四通訊單元(203)和與第二溫度傳感器(205)連接的第二溫度采集單元(204)，第三通訊單元(202)和第四通訊單元(203)為串口或者CAN總線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種救生艙電池管理裝置，其特征在于所述的控制模塊(4) 包括與第一電壓采集模塊(1)通訊的第六通訊單元(401)，與隔離模塊(14)連接的CAN總線接口(403)，用于電源輸入的電源接口(402)，用于對外輸出故障開關(guān)量信號的輸出單元 (404),第六通訊單元(401)為串口或者CAN總線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種救生艙電池管理裝置，其特征在于所述的電流采集模塊(3 )包括與電流傳感器(5 )連接且用于采集電流信號的電流采集單元(301)，與第二電壓采集模塊(2 )通訊的第五通訊單元(302 )，與第三溫度傳感器(304 )連接的第三溫度采集單元(303)，第五通訊單元(302)為串口或者CAN總線。
專利摘要本實用新型公開了一種救生艙電池管理裝置，被測電池正極分別與第一電壓采集模塊和第二電壓采集模塊連接，電流傳感器的輸出與電流采集模塊連接，第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和第三溫度傳感器分別與第一電壓采集模塊、第二電壓采集模塊和電流采集模塊連接，控制模塊、第一電壓采集模塊、第二電壓采集模塊、電流采集模塊依次進(jìn)行通訊連接，控制模塊通過隔離模塊與本安型觸摸屏連接。本實用新型可實現(xiàn)救生艙電池運行狀態(tài)的實時監(jiān)測顯示；可對電池故障狀態(tài)進(jìn)行快速的報警，并輸出故障開關(guān)量信號；本安型觸摸屏與強(qiáng)電部分通過隔離模塊隔離，保證操作人員安全。
文檔編號G01R31/02GK202182937SQ20112028125
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者吳文, 周斌濤, 張向前, 王善海, 黃雙虎 申請人:中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所, 河南省濟(jì)源市礦用電器有限責(zé)任公司