CN102346238A - 一种救生舱电池管理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种救生舱电池管理装置，被测电池正极分别与第一电压采集模块和第二电压采集模块连接，电流传感器的输出与电流采集模块连接，第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器分别与第一电压采集模块、第二电压采集模块和电流采集模块连接，控制模块、第一电压采集模块、第二电压采集模块、电流采集模块依次进行通讯连接，控制模块通过隔离模块与本安型触摸屏连接。本发明可实现救生舱电池运行状态的实时监测显示；可对电池故障状态进行快速的报警，并输出故障开关量信号；本安型触摸屏与强电部分通过隔离模块隔离，保证操作人员安全。

Description

一种救生舱电池管理装置
技术领域
本发明涉及电子设备监控领域，尤其是涉及一种救生舱电池管理装置，应用于煤矿井下救生舱用锂电池保护。
背景技术
救生舱的动力供应装置一般分为两部分：矿山电源和不间断电源UPS。救生舱在正常情况下接入矿山用电源，经变压器转换设备调整电压电流适应舱内的设备规格。在发生矿难时，井下救生舱中的空调、照明、电子设备控制等都要依靠电池电力来维持。能否为救生舱耗电设备提供电力，维持其长时间稳定的运行，对延长救生时间有着极大的影响。目前对井下救生舱用的电池还没有一套完整的保护方案，无法对电池各种运行的状态进行实时监测，也无法对电池故障状态进行快速的报警，并给出相应的开关量输出。
发明内容
    本发明针对上述现有技术中存在的技术问题，提供了一种救生舱电池管理装置，结构简单，使用方便，可直观的对救生舱电池的各种运行状态进行实时监测，对电池故障进行报警。
本发明通过以下技术方案实现：
    一种救生舱电池管理装置，包括第一电压采集模块、第二电压采集模块、电流采集模块、控制模块、电流传感器、第一电池、第二电池、第三电池、第四电池、第五电池、第六电池、第七电池、第八电池、隔离模块、本安型触摸屏、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，第一电池、第二电池、第三电池、第四电池、第五电池、第六电池、第七电池、第八电池和电流传感器通过线缆依次串行连接，第一电池、第二电池、第三电池、第四电池的正极分别与第一电压采集模块连接，第五电池、第六电池、第七电池、第八电池的正极分别与第二电压采集模块连接，电流传感器的输出端与电流采集模块连接，第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器分别与第一电压采集模块、第二电压采集模块和电流采集模块连接，控制模块、第一电压采集模块、第二电压采集模块、电流采集模块依次进行通讯连接，控制模块通过隔离模块与本安型触摸屏连接。
如上所述的第一电压采集模块包括用于采集第一电池、第二电池、第三电池和第四电池电压的第一电压采集单元，与控制模块通讯的第一通讯单元，与第二电压采样模块通讯的第二通讯单元和与第一温度传感器连接的第一温度采集单元，第一通讯单元和第二通讯单元为串口或者CAN总线。
如上所述的第二电压采集模块包括用于采集第五电池、第六电池、第七电池和第八电池电压的第二电压采集单元，与第一电压采集模块通讯的第三通讯单元，与电流采集模块通讯的第四通讯单元和与第二温度传感器连接的第二温度采集单元，第三通讯单元和第四通讯单元为串口或者CAN总线。
如上所述的控制模块包括与第一电压采集模块通讯的第六通讯单元，与隔离模块连接的CAN总线接口，用于电源输入的电源接口，用于对外输出故障开关量信号的输出单元，第六通讯单元为串口或者CAN总线。
如上所述的电流采集模块包括与电流传感器连接且用于采集电流信号的电流采集单元，与第二电压采集模块通讯的第五通讯单元，与第三温度传感器连接的第三温度采集单元，第五通讯单元为串口或者CAN总线。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：1、结构简单，使用方便；2、可实现救生舱电池运行状态的实时监测显示；3、可对电池故障状态进行快速的报警，并输出故障开关量信号；4、本安型触摸屏与强电部分通过隔离模块隔离，保证操作人员安全。
附图说明
图1是一种救生舱电源管理装置的原理示意图。
图中，1-第一电压采集模块，2-第二电压采集模块，3-电流采集模块，4-控制模块，5-电流传感器，6-第一电池，7-第二电池，8-第三电池，9-第四电池，10-第五电池，11-第六电池，12-第七电池，13-第八电池，14-隔离模块，15-本安型触摸屏，101-第一电压采集单元，102-第一通讯单元，103-第二通讯单元，104-第一温度采集单元，105-第一温度传感器，201-第二电压采集单元，202-第三通讯单元，203-第四通讯单元，204-第二温度采集单元，205-第二温度传感器，301-电流采集单元，302-第五通讯单元，303-第三温度采集单元，304-第三温度传感器，401-第六通讯单元，402-电源接口，403-CAN总线接口，404-输出单元。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
如图1所示，第一电压采集模块1中的第一电压采集单元101与第一电池6，第二电池7，第三电池8和第四电池9的正极连接，用于测量上述四个电池的电压，同时第一温度传感器105将温度转换成相应的模拟信号输入到第一电压采集模块1中的第一温度采集单元104，第一电压采集模块1中的第一通讯单元102与控制模块4中的第六通讯单元401连接，用于将采集到的电压和温度数据传递到控制模块4。
第二电压采集模块2中的第二电压采集单元201与第五电池10，第六电池11，第七电池12和第八电池13的正极连接，用于测量上述四个电池的电压，同时第二温度传感器205将温度转换成相应的模拟信号输入到第二电压采集模块2中的第二温度采集单元204。第二电压采集模块2中的第三通讯单元202与第一电压采集模块1中的第二通讯单元103连接，将采集到的电压和温度数据传递到第一电压采集模块1，并通过第一电压采集模块1传递到控制模块4中。
电流采集模块3的电流采集单元301与电流传感器5连接，用于采集电流传感器5输出的模拟信号，同时第三温度传感器304将温度转换成相应的模拟信号输入到电流采集模块3中的第三温度采集单元303，电流采集模块3中的第五通讯单元302与第二电压采集模块2中的第四通讯单元203连接，将采集到的电压和温度数据传递到第二电压采集模块2，并通过第二电压采集模块2传递到第一电压采集模块1，最后传递到控制模块4中。
控制模块4将第一电压采集模块1、第二电压采集模块2和电流采集模块3输入的数据进行处理，控制模块4中的CAN总线接口403与隔离模块14连接，隔离模块14与本安型触摸屏15连接。控制模块4与本安型触摸屏15之间通过隔离模块14进行了可靠的隔离，将本安型触摸屏15与强电部分进行了隔离，不会对操作人员人身产生威胁。本安型触摸屏15可实时显示电压、电流、温度、SOC等数据。
    电池的每节单体电压为3.2V,要达到救生舱所需电压24V，就必须要八节电池串接。在电池充放电时，本发明可实时在线检测电池组中所有单体电池电压、电池组总电压、电池组充放电电流、温度，并且通过采集到的电池电压，电流，温度数据通过输出单元404输出的信号对电池进行自动充电、均衡充电、均衡放电等电源管理和过充、过放等安全保护功能，大大减小了井下安全事故的发生。
当本发明监测的电池的最高电压大于设定的充电截至电压3.6V时，第一电压采集模块1或第二电压采集模块2将故障代码传递到控制模块4，控制模块4通过输出单元404进行控制输出；锂电池的最低模块单体电压小于设定的放电电截至电压2.5V时，第一电压采集模块1或第二电压采集模块2将故障代码传递到控制模块4，控制模块4通过输出单元404进行控制输出；该锂电池的充电电流大于设定充电电流5A时，电流采集模块3将故障代码传递到控制模块4，控制模块4通过输出单元404进行控制输出；锂电池的放电电流大于设定放电电流6A时，电流采集模块3将将故障代码传递到控制模块4，控制模块4通过输出单元404进行控制输出；温度传感器可以根据实际的需要安放在电池附近进行温度监测。当电池的最高温度大于设定的温度保护上限时，第一电压采集模块1或第二电压采集模块2或电流采集单元301将故障代码传递到控制模块4，控制模块4通过输出单元404进行输出，并连续报警1秒，当最高温度回落到设定的保护温度的范围内时，解除报警。
上述电池型号为SE60AH。
电流传感器型号为CHB-25NP，输入输出信号范围为±12A。
第一电压采集器单元，第二电压采集器单元为MAX4508.
第一温度采集单元，第二温度采集单元，第三温度采集单元为5022。
电流采集单元为CHB-25NP。
第一温度传感器，第二温度传感器，第三温度传感器的型号为DS18B20，输入输出信号范围-55°C--±125°C。
本安型触摸屏的型号为XSH-5。
隔离模块14的型号为ISO1050。
    第一通讯单元102，第二通讯单元103，第三通讯单元202，第四通讯单元203，第五通讯单元302，第六通讯单元401可以是串口或者CAN总线。

Claims (5)

1.一种救生舱电池管理装置，其特征在于：包括第一电压采集模块（1）、第二电压采集模块（2）、电流采集模块（3）、控制模块（4）、电流传感器（5）、第一电池（6）、第二电池（7）、第三电池（8）、第四电池（9）、第五电池（10）、第六电池（11）、第七电池（12）、第八电池（13）、隔离模块（14）、本安型触摸屏（15）、第一温度传感器（105）、第二温度传感器（205）和第三温度传感器（304），第一电池（6）、第二电池（7）、第三电池（8）、第四电池（9）、第五电池（10）、第六电池（11）、第七电池（12）、第八电池（13）和电流传感器（5）通过线缆依次串行连接，第一电池（6）、第二电池（7）、第三电池（8）、第四电池（9）的正极分别与第一电压采集模块（1）连接，第五电池（10）、第六电池（11）、第七电池（12）、第八电池（13）的正极分别与第二电压采集模块（2）连接，电流传感器（5）的输出端与电流采集模块（3）连接，第一温度传感器（105）、第二温度传感器（205）和第三温度传感器（304）分别与第一电压采集模块（1）、第二电压采集模块（2）和电流采集模块（3）连接，控制模块（4）、第一电压采集模块（1）、第二电压采集模块（2）、电流采集模块（3）依次进行通讯连接，控制模块（4）通过隔离模块（14）与本安型触摸屏（15）连接。
2.根据权利要求1所述的一种救生舱电池管理装置，其特征在于：所述的第一电压采集模块（1）包括用于采集第一电池（6）、第二电池（7）、第三电池（8）和第四电池（9）电压的第一电压采集单元（101），与控制模块（4）通讯的第一通讯单元（102），与第二电压采样模块（2）通讯的第二通讯单元（103）和与第一温度传感器（105）连接的第一温度采集单元（104），第一通讯单元（102）和第二通讯单元（103）为串口或者CAN总线。
3.根据权利要求1所述的一种救生舱电池管理装置，其特征在于：所述的第二电压采集模块（2）包括用于采集第五电池（10）、第六电池（11）、第七电池（12）和第八电池（13）电压的第二电压采集单元（201），与第一电压采集模块（1）通讯的第三通讯单元（202），与电流采集模块（3）通讯的第四通讯单元（203）和与第二温度传感器（205）连接的第二温度采集单元（204），第三通讯单元（202）和第四通讯单元（203）为串口或者CAN总线。
4.根据权利要求1所述的一种救生舱电池管理装置，其特征在于：所述的控制模块（4）包括与第一电压采集模块（1）通讯的第六通讯单元（401），与隔离模块（14）连接的CAN总线接口（403），用于电源输入的电源接口（402），用于对外输出故障开关量信号的输出单元（404），第六通讯单元（401）为串口或者CAN总线。
5.根据权利要求1所述的一种救生舱电池管理装置，其特征在于：所述的电流采集模块（3）包括与电流传感器（5）连接且用于采集电流信号的电流采集单元（301），与第二电压采集模块（2）通讯的第五通讯单元（302），与第三温度传感器（304）连接的第三温度采集单元（303），第五通讯单元（302）为串口或者CAN总线。
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