礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鎳氫電池具有能量比大、重量輕、溫度特性好等特點(diǎn)，它屬于堿性電池，相比鎳鎘電池、鉛酸蓄電池等傳統(tǒng)電池對(duì)環(huán)境污染小，被稱為綠色電池，得到廣泛的應(yīng)用?；谝陨咸匦?，鎳氫電池比較適合作為煤礦井下備用電源，其在煤礦工業(yè)中的應(yīng)用變得較為廣泛。在煤礦井下的特殊環(huán)境，對(duì)電池在使用中的安全提出了嚴(yán)格的要求，所以，對(duì)鎳氫電池有必要配備一款智能、可靠、高效、穩(wěn)定的鎳氫電池管理系統(tǒng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是
[0004]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，包括電源模塊、電池管理模塊、液晶顯示模塊和溫度傳感器；交流電經(jīng)過變壓器轉(zhuǎn)換成低壓后供給電源模塊；所述電源模塊的兩路輸出一路連接電源管理模塊，另一路連接負(fù)載；所述溫度傳感器設(shè)置在鎳氫電池組內(nèi)；所述電源管理模塊控制液晶顯示模塊和鎳氫電池組。
[0005]所述電源模塊包括第一整流濾波電路、第二整流濾波電路、穩(wěn)壓恒流電路和切換電路；所述第一整流濾波電路和第二整流濾波電路分別連接變壓器的兩路輸出；所述第一整流濾波電路的輸出經(jīng)過穩(wěn)壓恒流電路和切換電路后輸送給電池管理模塊；所述第二整流濾波電路的輸出經(jīng)過切換電路連接負(fù)載。
[0006]所述電池管理模塊上設(shè)有UART控制器，用于與液晶顯示模塊連接。
[0007]所述電池管理模塊還包括電流檢測(cè)單元、電壓檢測(cè)單元、溫度檢測(cè)單元、CPU和充放電控制開關(guān)；所述電流檢測(cè)單元、電壓檢測(cè)單元、溫度檢測(cè)單元的輸出均連接CPU ;所述CPU的輸出連接UART控制器和充放電控制開關(guān)。
[0008]所述穩(wěn)壓恒流電路采用LM317集成芯片。
[0009]所述電流檢測(cè)單元采用INA210系列電流檢測(cè)芯片。
[0010]所述電壓檢測(cè)單元包括用于衰減的電阻網(wǎng)絡(luò)和儀表放大器，儀表放大器采用A。
[0011]所述溫度傳感器采用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器。
[0012]所述CPU采用STC12C56單片機(jī)。
[0013]采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下的有益效果:(1)本實(shí)用新型的電源模塊能完成兩大功能，一是在正常情況下給鎳氫電池組充電及給用戶負(fù)載和液晶顯示模塊，二是在斷電的情況下，鎳氫電池組通過電源模塊自動(dòng)切換給用戶負(fù)載和液晶顯示模塊供電，從而實(shí)現(xiàn)后備電池的主要功能。
[0014](2)本實(shí)用新型能夠檢測(cè)串聯(lián)電池組中的每節(jié)單體電壓、充放電電流以及溫度等參數(shù)，結(jié)合這些參數(shù)對(duì)鎳氫電池組進(jìn)行控制，系統(tǒng)具有短路、單節(jié)電池異常、放電大電流等一系列的保護(hù)功能及信息實(shí)時(shí)傳輸功能，實(shí)現(xiàn)維護(hù)后備電源的性能，并具備智能、可靠、高效等特點(diǎn)。
[0015](3)本實(shí)用新型使鎳氫電池組得到最大程度的保護(hù)，同時(shí)也能延長(zhǎng)電池組的使用壽命，最主要的是可以為井下后備電源提供安全、可靠的保障，防止煤礦安全事故的發(fā)生。
【附圖說明】
[0016]為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，其中
[0017]圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
[0018]圖2為電源模塊的原理框圖。
[0019]圖3為電池管理模塊的原理框圖。
[0020]附圖中標(biāo)號(hào)為:
[0021]電源模塊1、第一整流濾波電路11、第二整流濾波電路12、穩(wěn)壓恒流電路13、切換電路14、電池管理模塊2、UART控制器21、電流檢測(cè)單元22、電壓檢測(cè)單元23、溫度檢測(cè)單元24、CPU 25、充放電控制開關(guān)26、液晶顯示模塊3、溫度傳感器4、交流電5、變壓器6、負(fù)載
7、鎳氫電池組8。
【具體實(shí)施方式】
[0022](實(shí)施例1)
[0023]見圖1，本實(shí)施例的礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，包括電源模塊1、電池管理模塊
2、液晶顯示模塊3和溫度傳感器4 ;交流電5經(jīng)過變壓器6轉(zhuǎn)換成低壓后供給電源模塊I ;電源模塊I的兩路輸出一路連接電源管理模塊2，另一路連接負(fù)載7 ;溫度傳感器4設(shè)置在鎳氫電池組8內(nèi)；電源管理模塊2控制液晶顯示模塊3和鎳氫電池組8。電源模塊I主要完成兩大功能，一是在正常情況下給鎳氫電池組8充電及給用戶負(fù)載7和液晶顯示模塊3，二是在斷電的情況下，鎳氫電池組8通過電源模塊I自動(dòng)切換給用戶負(fù)載7和液晶顯示模塊3供電，從而實(shí)現(xiàn)后備電池的主要功能。電池管理模塊2采集每節(jié)電池電壓、充放電電流、溫度等參數(shù)，在系統(tǒng)電壓、電流、溫度等發(fā)生異常時(shí)及時(shí)響應(yīng)并處理，并把所有信息通過串口發(fā)送出去，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對(duì)后備電池的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。液晶顯示模塊3仄作為后備電源的人機(jī)界面，可以為現(xiàn)場(chǎng)提供實(shí)時(shí)信息。溫度傳感器44DS18B20數(shù)字式溫度傳感器用于采集溫度，它具有獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊，其測(cè)溫范圍一 55°C?+125°C，可支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。其工作電源為+3.0V?5.5V,在使用中不需要任何外圍元件，測(cè)量結(jié)果以9?12位數(shù)字量方式串行傳送，CPU只需根據(jù)其要求的時(shí)序進(jìn)行讀取、配置，就可獲得當(dāng)前測(cè)量的溫度。
[0024]見圖2，電源模塊I包括第一整流濾波電路11、第二整流濾波電路12、穩(wěn)壓恒流電路13和切換電路14 ;第一整流濾波電路11和第二整流濾波電路12分別連接變壓器6的兩路輸出；第一整流濾波電路11的輸出經(jīng)過穩(wěn)壓恒流電路13和切換電路14后輸送給電池管理模塊2 ;第二整流濾波電路12的輸出經(jīng)過切換電路14連接負(fù)載7。交流電5通過變壓器6產(chǎn)生低壓交流電ACl和AC2，其中ACl經(jīng)過第一整流濾波電路11、穩(wěn)壓恒流電路13給鎳氫電池組8充電，AC2經(jīng)過第二整流濾波電路12產(chǎn)生直流電壓給負(fù)載7供電。當(dāng)交流電5斷電，切換電路14檢測(cè)到斷電，將鎳氫電池組8切換給負(fù)載7供電。穩(wěn)壓恒流電路13采用LM317集成芯片。
[0025]電池管理模塊2包括電池管理模塊2包括用于與液晶顯示模塊連接的UART控制器21、電流檢測(cè)單元22、電壓檢測(cè)單元23、溫度檢測(cè)單元24、CPU25和充放電控制開關(guān)26 ；電流檢測(cè)單元22、電壓檢測(cè)單元23、溫度檢測(cè)單元24的輸出均連接CPU 25 ；CPU25的輸出連接UART控制器21和充放電控制開關(guān)26。電流檢測(cè)單元21采用TI公司的INA210系列電流檢測(cè)芯片。INA210精度可達(dá)±1%增益誤差(溫度范圍內(nèi)的最大值)、0.5 μ V/°C偏移漂移(最大值)、10ppm/°C增益漂移(最大值)；工作電壓為+2.7V to+26V，具有響應(yīng)時(shí)間快，抗干擾能力強(qiáng)特優(yōu)點(diǎn)。此電流檢測(cè)芯片可以測(cè)試雙向電流，通過電流方向，可以判斷充放電狀態(tài)。此芯片內(nèi)將電流值轉(zhuǎn)換為電壓值輸出，CPU采集輸出的電壓即可計(jì)算出電流的大小及方向。電壓檢測(cè)單元22包括用于衰減的電阻網(wǎng)絡(luò)和儀表放大器，儀表放大器采用AD620 ;電池組電池是串聯(lián)連接的，采用模擬開關(guān)切換，依次選通對(duì)每節(jié)電池進(jìn)行測(cè)試。由于電池節(jié)數(shù)較多，共模電壓越大，CPU無法進(jìn)行采集。因此采用精密電阻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行衰減，然后采用儀表放大器，將差模電壓轉(zhuǎn)換共模電壓，這樣就計(jì)算出每節(jié)電池的電壓。模擬開關(guān)選用的是雙四選一模擬開關(guān)CD4052，儀表放大器選用的是ADI公司的AD620，AD620是一款低成本、高精度的儀表放大器，僅需一個(gè)外置電阻來設(shè)置增益，增益范圍為I至10000，此外AD620具有高精度(最大非線性度40ppm)、低失調(diào)電壓(最大50 μ V)和低失調(diào)漂移(最大0.6 μ V/°C )的優(yōu)點(diǎn)。CPU24采用STC12C56單片機(jī)。
[0026]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，其特征在于:包括電源模塊(I)、電池管理模塊(2)、液晶顯示模塊(3)和溫度傳感器(4);交流電(5)經(jīng)過變壓器(6)轉(zhuǎn)換成低壓后供給電源模塊(I);所述電源模塊(I)的兩路輸出一路連接電源管理模塊(2)，另一路連接負(fù)載(7);所述溫度傳感器(4)設(shè)置在鎳氫電池組(8)內(nèi)；所述電源管理模塊(2)控制液晶顯示模塊(3)和鎳氫電池組⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電源模塊(I)包括第一整流濾波電路(11)、第二整流濾波電路(12)、穩(wěn)壓恒流電路(13)和切換電路(14);所述第一整流濾波電路(11)和第二整流濾波電路(12)分別連接變壓器￠)的兩路輸出；所述第一整流濾波電路(11)的輸出經(jīng)過穩(wěn)壓恒流電路(13)和切換電路(14)后輸送給電池管理模塊(2);所述第二整流濾波電路(12)的輸出經(jīng)過切換電路(14)連接負(fù)載⑵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電池管理模塊(2)上設(shè)有UART控制器(21)，用于與液晶顯示模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電池管理模塊⑵還包括電流檢測(cè)單元(22)、電壓檢測(cè)單元(23)、溫度檢測(cè)單元(24)、CPU(25)和充放電控制開關(guān)(26);所述電流檢測(cè)單元(22)、電壓檢測(cè)單元(23)、溫度檢測(cè)單元(24)的輸出均連接CPU(25);所述CPU(25)的輸出連接UART控制器(21)和充放電控制開關(guān)(26)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，其特征在于:所述穩(wěn)壓恒流電路(13)采用LM317集成芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電流檢測(cè)單元(21)采用INA210系列電流檢測(cè)芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓檢測(cè)單元(22)包括用于衰減的電阻網(wǎng)絡(luò)和儀表放大器，儀表放大器采用AD620。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，其特征在于:所述溫度傳感器(4)采用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，其特征在于:所述CPU(24)采用STC12C56單片機(jī)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了礦用后備鎳氫電源管理系統(tǒng)，包括電源模塊、電池管理模塊、液晶顯示模塊和溫度傳感器；交流電經(jīng)過變壓器轉(zhuǎn)換成低壓后供給電源模塊；所述電源模塊的兩路輸出一路連接電源管理模塊，另一路連接負(fù)載；所述溫度傳感器設(shè)置在鎳氫電池組內(nèi)；所述電源管理模塊控制液晶顯示模塊和鎳氫電池組。本實(shí)用新型的電源模塊能完成兩大功能，一是在正常情況下給鎳氫電池組充電及給用戶負(fù)載和液晶顯示模塊，二是在斷電的情況下，鎳氫電池組通過電源模塊自動(dòng)切換給用戶負(fù)載和液晶顯示模塊供電，從而實(shí)現(xiàn)后備電池的主要功能。
【IPC分類】H02J9-06, H02J7-00
【公開號(hào)】CN204424964
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520079270
【發(fā)明人】蔣繼平, 孫飛
【申請(qǐng)人】常州石廣電子有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日