一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，包括電源電路、電源管理電路、司控室電路、充放電保護(hù)電路、充電電路和啟動(dòng)電路。在電源管理電路上設(shè)有鋰電池管理單元，在充放電保護(hù)電路上設(shè)有中間繼電器和直流接觸器，通過(guò)鋰電池管理單元能夠?qū)崿F(xiàn)單體電池的電壓、溫度、電流檢測(cè)和報(bào)警；并且當(dāng)鋰電池組充電完成后，鋰電池管理單元會(huì)自動(dòng)控制中間繼電器斷開(kāi)，使直流接觸斷開(kāi)，鋰電池組充電終止；當(dāng)鋰電池組出現(xiàn)非正常使用的情況下，鋰電池管理單元通過(guò)控制中間繼電器斷開(kāi)，使直流接觸斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)鋰電池組的充放電終止，使鋰電池組得到保護(hù)。另外，通過(guò)第一二極管和第二二極管能夠在鋰電池組完全沒(méi)電時(shí)，利用充電機(jī)為鋰電池管理單元供電。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，煤礦柴油機(jī)車(chē)的啟動(dòng)電源多為隔爆啟動(dòng)型鉛酸蓄電池，該鉛酸蓄電池具有容量小、自放電量大、壽命短和環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)。鋰離子蓄電池具有比功率和比能量高、綠色無(wú)污染和使用壽命長(zhǎng)等顯著特點(diǎn)，是鉛酸蓄電池的最優(yōu)替代產(chǎn)品，是新型二次蓄電池發(fā)展的方向。安標(biāo)國(guó)家中心發(fā)布《礦用鋰離子蓄電池安全技術(shù)要求(試行)》和《礦用隔爆(兼本安)型鋰離子蓄電池電源安全技術(shù)要求(試行)》等5個(gè)文件，這標(biāo)志著鋰離子蓄電池在井下的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性階段。因此，將鋰電池運(yùn)用到煤礦啟動(dòng)電源上，對(duì)煤礦具有重大意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提出一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，作為煤礦柴油機(jī)車(chē)啟動(dòng)電源，代替現(xiàn)有的鉛酸蓄電池啟動(dòng)電源。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，包括電源電路、電源管理電路、司控室電路、充放電保護(hù)電路、充電電路和啟動(dòng)電路；其中，
[0006]電源電路，包括一個(gè)鋰電池組和一個(gè)總機(jī)械開(kāi)關(guān)；
[0007]電源管理電路，并聯(lián)在電源電路上，包括一個(gè)鋰電池管理單元和一個(gè)第一二極管；
[0008]司控室電路,并聯(lián)在電源電路上,包括一個(gè)第一開(kāi)關(guān)和一個(gè)司控室接口 ；
[0009]充電電路，包括一個(gè)第二開(kāi)關(guān)和一個(gè)充電機(jī)接口 ；
[0010]啟動(dòng)電路，包括一個(gè)第三開(kāi)關(guān)和一個(gè)啟動(dòng)機(jī)接口；
[0011]充放電保護(hù)電路，包括一個(gè)中間繼電器和一個(gè)直流接觸器；
[0012]中間繼電器并聯(lián)在鋰電池管理單元上；
[0013]直流接觸器與充電電路和啟動(dòng)電路形成的并聯(lián)電路串接后，共同并聯(lián)連接到電源電路上；
[0014]充電機(jī)接口與一個(gè)第二二極管串接后，共同并聯(lián)連接到鋰電池管理單元上；
[0015]鋰電池管理單元，用于完成對(duì)鋰電池組單體電池的電壓、溫度、電流檢測(cè)和報(bào)警，并控制充放電保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)鋰電池組的充電/放電保護(hù)。
[0016]進(jìn)一步，當(dāng)鋰電池組完全沒(méi)電時(shí)，通過(guò)充電機(jī)接口、第一二極管和第二二極管為鋰電池管理單元供電。
[0017]進(jìn)一步，當(dāng)鋰電池組出現(xiàn)非正常使用的情況下，鋰電池管理單元通過(guò)控制中間繼電器斷開(kāi)使直流接觸器斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)鋰電池組的充放電終止；
[0018]其中，非正常使用的情況，包括鋰電池組出現(xiàn)過(guò)溫、過(guò)壓、或欠壓。
[0019]進(jìn)一步，當(dāng)鋰電池組充電完成后，鋰電池管理單元自動(dòng)控制中間繼電器斷開(kāi)使直流接觸器斷開(kāi)，鋰電池組充電終止。
[0020]進(jìn)一步，上述鋰電池管理單元，包括一個(gè)MCU，在MCU上設(shè)有一個(gè)SPI接口、至少一個(gè)CAN總線接口、兩個(gè)GP1接口、兩個(gè)AD接口和一個(gè)DC/DC接口；其中，
[0021]在SPI接口上連接有一個(gè)串聯(lián)電池組電壓檢測(cè)專(zhuān)用芯片；
[0022]在CAN總線接口上通過(guò)一根CAN總線連接有TFT液晶顯示單元；
[0023]在一個(gè)GP1接口上連接有一個(gè)溫度傳感器；
[0024]在另一個(gè)GP1接口上連接所述中間繼電器；
[0025]在一個(gè)AD接口上連接有一個(gè)第一單電源電流霍爾傳感器；
[0026]在另一個(gè)AD接口上連接有一個(gè)第二單電源電流霍爾傳感器；
[0027]在DC/DC接口上連接有DC/DC電源；
[0028]其中，第一單電源電流霍爾傳感器與第二單電源霍爾傳感器具有不同的量程。
[0029]進(jìn)一步，一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，還包括一個(gè)隔爆箱，包括電池腔、控制腔和接線腔；其中，
[0030]鋰電池組位于電池腔的內(nèi)部；
[0031]鋰電池管理單元、總機(jī)械開(kāi)關(guān)、第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)位于控制腔的內(nèi)部;
[0032]司控室接口、充電機(jī)接口和啟動(dòng)機(jī)接口位于接線腔的內(nèi)部。
[0033]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0034]本實(shí)用新型述及的啟動(dòng)電源，包括電源電路、電源管理電路、司控室電路、充放電保護(hù)電路、充電電路和啟動(dòng)電路。在電源管理電路上設(shè)有鋰電池管理單元，在充放電保護(hù)電路上設(shè)有中間繼電器和直流接觸器，通過(guò)鋰電池管理單元能夠?qū)崿F(xiàn)單體電池的電壓、溫度、電流檢測(cè)和報(bào)警；并且當(dāng)鋰電池組充電完成后，鋰電池管理單元會(huì)自動(dòng)控制中間繼電器斷開(kāi)，使直流接觸斷開(kāi)，鋰電池組充電終止；當(dāng)鋰電池組出現(xiàn)非正常使用的情況下，鋰電池管理單元通過(guò)控制中間繼電器斷開(kāi)，使直流接觸斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)鋰電池組的充放電終止，使鋰電池組得到保護(hù)。另外，通過(guò)第一二極管和第二二極管能夠在鋰電池組完全沒(méi)電時(shí)，利用充電機(jī)為鋰電池管理單元供電，確保了在任何情況下鋰電池管理單元都能正常工作。本實(shí)用新型符合煤礦特殊要求，功能齊全，具有體積小、放電電流大、容量大、體積小、壽命長(zhǎng)和污染小的優(yōu)點(diǎn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本實(shí)用新型中煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源的電路框圖；
[0036]圖2為圖1中鋰電池管理單元的結(jié)構(gòu)框圖；
[0037]圖3為本實(shí)用新型中煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源的實(shí)物連接圖；
[0038]其中，1-鋰電池組，2-總機(jī)械開(kāi)關(guān)，3-鋰電池管理單元，4-第一二極管，5-第一開(kāi)關(guān)，6-司控室接口，7-中間繼電器，8-直流接觸器，9-第二開(kāi)關(guān)；
[0039]10-充電機(jī)接口，11-第三開(kāi)關(guān)，12-啟動(dòng)機(jī)接口，13-第二二極管，14-串聯(lián)電池組電壓檢測(cè)專(zhuān)用芯片，15-TFT液晶顯示單元，16-溫度傳感器，17-第一單電源電流霍爾傳感器，18-第二單電源電流霍爾傳感器，19-DC/DC電源；
[0040]20-電池腔，21-控制腔，22-接線腔。

【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0042]結(jié)合圖1所示，一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，包括電源電路、電源管理電路、司控室電路、充放電保護(hù)電路、充電電路和啟動(dòng)電路。其中，
[0043]電源電路，包括一個(gè)鋰電池組I和一個(gè)總機(jī)械開(kāi)關(guān)2。
[0044]電源管理電路，并聯(lián)在電源電路上，包括一個(gè)鋰電池管理單元3和一個(gè)第一二極管4。
[0045]司控室電路,并聯(lián)在電源電路上,包括一個(gè)第一開(kāi)關(guān)5和一個(gè)司控室接口 6,司控室接口 6可以連接照明燈等設(shè)備。
[0046]充電電路，包括一個(gè)第二開(kāi)關(guān)9和一個(gè)充電機(jī)接口 10，充電機(jī)接口 10連接充電機(jī)，用于對(duì)鋰電池組進(jìn)行充電。
[0047]啟動(dòng)電路，包括一個(gè)第三開(kāi)關(guān)11和一個(gè)啟動(dòng)機(jī)接口12，啟動(dòng)機(jī)接口 12連接啟動(dòng)機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)功能。充電電路與啟動(dòng)電路并聯(lián)連接。
[0048]充放電保護(hù)電路，包括一個(gè)中間繼電器7和一個(gè)直流接觸器8，其中，
[0049]中間繼電器7并聯(lián)在鋰電池管理單元3上；
[0050]由充電電路與啟動(dòng)電路形成的并聯(lián)電路，與直流接觸器8串聯(lián)連接后，共同并聯(lián)連接到電源電路上。
[0051]充電機(jī)接口 12與一個(gè)第二二極管13串接后，共同并聯(lián)連接到鋰電池管理單元3上。
[0052]鋰電池管理單元3，用于完成對(duì)鋰電池組單體電池的電壓、溫度、電流檢測(cè)和報(bào)警，并控制充放電保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)鋰電池組的充電/放電保護(hù)。
[0053]其大致工作過(guò)程如下:
[0054]用戶(hù)在使用時(shí)，首先閉合總機(jī)械開(kāi)關(guān)2，此時(shí)，鋰電池管理單元3開(kāi)始工作。然后閉合第一開(kāi)關(guān)5，鋰電池組I為司控室供電。
[0055]在鋰電池組I工作正常的情況下，鋰電池管理單元3控制中間繼電器7吸合，使直流接觸8導(dǎo)通，此時(shí)，用戶(hù)只要手動(dòng)閉合第三開(kāi)關(guān)11就能完成啟動(dòng)功能。
[0056]當(dāng)啟動(dòng)完成后，被啟動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備帶動(dòng)充電機(jī)開(kāi)始工作，用戶(hù)可手動(dòng)閉合第二開(kāi)關(guān)9實(shí)現(xiàn)充電機(jī)對(duì)鋰電池組I的充電。
[0057]當(dāng)鋰電池組I充電完成后，鋰電池管理單元3會(huì)自動(dòng)控制中間繼電器7斷開(kāi)，使直流接觸8斷開(kāi)，鋰電池組I充電終止。
[0058]當(dāng)鋰電池組出現(xiàn)非正常使用的情況下，鋰電池管理單元3通過(guò)控制中間繼電器7斷開(kāi)，使直流接觸8斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)鋰電池組I的充放電終止，使鋰電池組I得到保護(hù)；
[0059]其中，非正常使用的情況，包括過(guò)溫、過(guò)壓、或欠壓等等。
[0060]其中，二極管Dl和D2實(shí)現(xiàn)了在鋰電池組I完全沒(méi)電時(shí)，利用充電機(jī)等外接電源為鋰電池管理單元3供電的功能，確保了在任何情況下鋰電池管理單元3都能正常工作。
[0061 ] 如圖2所示，鋰電池管理單元3，包括一個(gè)MCU，在MCU上設(shè)有一個(gè)SPI接口、至少一個(gè)CAN總線接口、兩個(gè)GP1接口、兩個(gè)AD接口和一個(gè)DC/DC接口。其中，
[0062]在SPI接口上連接有一個(gè)串聯(lián)電池組電壓檢測(cè)專(zhuān)用芯片14，通過(guò)串聯(lián)電池組電壓檢測(cè)專(zhuān)用芯片14進(jìn)行電壓檢測(cè)；
[0063]在CAN總線接口上通過(guò)一根CAN總線連接有TFT液晶顯示單元15 ；
[0064]在一個(gè)GP1接口上連接有一個(gè)溫度傳感器16，通過(guò)單總線通訊的溫度傳感器16進(jìn)行溫度檢測(cè)；
[0065]在另一個(gè)GP1接口上連接中間繼電器7 ;
[0066]在一個(gè)AD接口上連接有一個(gè)第一單電源電流霍爾傳感器17 ；
[0067]在另一個(gè)AD接口上連接有一個(gè)第二單電源電流霍爾傳感器18 ；
[0068]在DC/DC接口上連接有DC/DC電源19 ；
[0069]其中，第一單電源電流霍爾傳感器17與第二單電源霍爾傳感器18具有不同的量程，通過(guò)兩個(gè)量程不同的單電源電流霍爾傳感器HALLl和HALL2進(jìn)行電流檢測(cè)。
[0070]TFT液晶顯示單元15通過(guò)CAN總線和鋰電池管理單元3相連接，TFT液晶顯示單元15同樣也有自己的MCU對(duì)TFT屏幕進(jìn)行控制，并通過(guò)MCU自帶的CAN總線接收鋰電池管理單元3發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)。
[0071 ] 通過(guò)MCU對(duì)TFT屏幕的控制，設(shè)計(jì)的第一個(gè)界面主要顯示單體電池電壓、單體電池溫度、充放電電流，第二個(gè)報(bào)警界面，主要顯示過(guò)壓、過(guò)溫、檢測(cè)線斷線等報(bào)警。
[0072]此外，煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，還包括一個(gè)隔爆箱。
[0073]隔爆箱，包括一個(gè)電池腔20、一個(gè)控制腔21和一個(gè)接線腔22。其中，
[0074]鋰電池組I和溫度傳感器16位于電池腔20的內(nèi)部；
[0075]鋰電池管理單元3、總機(jī)械開(kāi)關(guān)2、第一開(kāi)關(guān)5、第二開(kāi)關(guān)9和第三開(kāi)關(guān)11位于控制腔21的內(nèi)部；
[0076]司控室接口 6、充電機(jī)接口 10和啟動(dòng)機(jī)接口 12位于接線腔22的內(nèi)部。
[0077]當(dāng)然，以上說(shuō)明僅僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，本實(shí)用新型并不限于列舉上述實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說(shuō)明書(shū)的教導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說(shuō)明書(shū)的實(shí)質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本實(shí)用新型的保護(hù)。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，其特征在于，包括電源電路、電源管理電路、司控室電路、充放電保護(hù)電路、充電電路和啟動(dòng)電路；其中， 電源電路，包括一個(gè)鋰電池組和一個(gè)總機(jī)械開(kāi)關(guān)； 電源管理電路，并聯(lián)在電源電路上，包括一個(gè)鋰電池管理單元和一個(gè)第一二極管； 司控室電路，并聯(lián)在電源電路上，包括一個(gè)第一開(kāi)關(guān)和一個(gè)司控室接口 ； 充電電路，包括一個(gè)第二開(kāi)關(guān)和一個(gè)充電機(jī)接口； 啟動(dòng)電路，包括一個(gè)第三開(kāi)關(guān)和一個(gè)啟動(dòng)機(jī)接口； 充放電保護(hù)電路，包括一個(gè)中間繼電器和一個(gè)直流接觸器； 中間繼電器并聯(lián)在鋰電池管理單元上； 直流接觸器與充電電路和啟動(dòng)電路形成的并聯(lián)電路串接后，共同并聯(lián)連接到電源電路上； 充電機(jī)接口與一個(gè)第二二極管串接后，共同并聯(lián)連接到鋰電池管理單元上； 鋰電池管理單元，用于完成對(duì)鋰電池組單體電池的電壓、溫度、電流檢測(cè)和報(bào)警，并控制充放電保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)鋰電池組的充電/放電保護(hù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，其特征在于，當(dāng)鋰電池組完全沒(méi)電時(shí)，通過(guò)充電機(jī)接口、第一二極管和第二二極管為鋰電池管理單元供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，其特征在于，當(dāng)鋰電池組出現(xiàn)非正常使用的情況下，鋰電池管理單元通過(guò)控制中間繼電器斷開(kāi)使直流接觸器斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)鋰電池組的充放電終止； 其中，非正常使用的情況，包括鋰電池組出現(xiàn)過(guò)溫、過(guò)壓、或欠壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，其特征在于，當(dāng)鋰電池組充電完成后，鋰電池管理單元自動(dòng)控制中間繼電器斷開(kāi)使直流接觸器斷開(kāi)，鋰電池組充電終止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，其特征在于，所述鋰電池管理單元，包括一個(gè)MCU，在MCU上設(shè)有一個(gè)SPI接口、至少一個(gè)CAN總線接口、兩個(gè)GP1接口、兩個(gè)AD接口和一個(gè)DC/DC接口 ；其中， 在SPI接口上連接有一個(gè)串聯(lián)電池組電壓檢測(cè)專(zhuān)用芯片； 在CAN總線接口上通過(guò)一根CAN總線連接有TFT液晶顯示單元； 在一個(gè)GP1接口上連接有一個(gè)溫度傳感器； 在另一個(gè)GP1接口上連接所述中間繼電器； 在一個(gè)AD接口上連接有一個(gè)第一單電源電流霍爾傳感器； 在另一個(gè)AD接口上連接有一個(gè)第二單電源電流霍爾傳感器； 在DC/DC接口上連接有DC/DC電源； 其中，第一單電源電流霍爾傳感器與第二單電源霍爾傳感器具有不同的量程。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的一種煤礦隔爆型鋰電池啟動(dòng)電源，其特征在于，還包括一個(gè)隔爆箱，包括電池腔、控制腔和接線腔；其中， 鋰電池組位于電池腔的內(nèi)部； 鋰電池管理單元、總機(jī)械開(kāi)關(guān)、第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)和第三開(kāi)關(guān)位于控制腔的內(nèi)部； 司控室接口、充電機(jī)接口和啟動(dòng)機(jī)接口位于接線腔的內(nèi)部。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK204205645SQ201420630891
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】肖林京, 常龍, 于鵬杰, 于志豪, 張玉龍 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)