本發(fā)明涉及重型裝備應(yīng)急啟動電源的三重保護系統(tǒng)及裝置，屬移動應(yīng)急電源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前一些大型載重車輛、工程機械等設(shè)備中，在使用、存放和管理過程中，由于設(shè)備老化、故障、外界低溫惡劣環(huán)境等因素，均可能導致設(shè)備自備的電瓶出現(xiàn)虧電情況，從而嚴重影響了這類設(shè)備正常使用，針對這一問題，當前主要的解決方式，一種是通過為電瓶故障的設(shè)備更換電瓶，另一種是通過外接應(yīng)急電源臨時啟動故障設(shè)備，而在實際使用中，由于臨時更換電源操作復雜，因此往往主要是通過外接臨時電源的方式來解決電瓶虧電故障，但在對外部臨時應(yīng)急電源的使用中發(fā)現(xiàn)，當前所使用的該類電源雖然可以一定程度滿足使用需要，但同時存在著諸如：臨時電源容量小，瞬時放電功率不足，難以滿足大型設(shè)備及多臺設(shè)備同時供電的需要；臨時電源使用中自身安全防護能力，故障檢測及排除能力弱，以及因自身故障或外部電路故障而導致臨時電源損壞，以及當前的臨時電源缺乏必要防護，無法有效滿足高溫及低溫等極限溫度條件下的正常運行作業(yè)的需要，嚴重時甚至出現(xiàn)臨時電源因短路等故障而引發(fā)起火、爆炸等嚴重事故，因此導致當前的應(yīng)急電源使用的可靠性、安全性及環(huán)境適應(yīng)性均受到了極大的影響，難以有效滿實際工作的需要，因此針對這一問題，迫切需要開發(fā)一種全新的應(yīng)急電源綜合防護控制系統(tǒng)，以克服當前應(yīng)急電源中存在的諸多不足，滿足實際使用的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要提供重型裝備應(yīng)急啟動電源的三重保護系統(tǒng)及裝置。

為達到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實施的：

重型裝備應(yīng)急啟動電源的三重保護系統(tǒng)，包括主控電路單元、充放電管理電路單元、12v智能啟動電路、24v智能啟動電路、級聯(lián)擴容電路、逆變輸出電路、led照明電路、顯示電路、綜合保護電路、調(diào)溫控制電路及蓄電池組，其中主控電路單元分別與12v智能啟動電路、24v智能啟動電路、逆變輸出電路、led照明電路、顯示電路、綜合保護電路、調(diào)溫控制電路及蓄電池組電氣連接，綜合保護電路另分別與充放電管理電路單元、顯示電路及蓄電池組電氣連接，蓄電池組至少兩組，且各組蓄電池組間通過混聯(lián)電路相互電氣連接，每組蓄電池組中均包括至少兩個通過混聯(lián)電路連接的單體蓄電池，綜合保護電路包括蓄電池單體保護子電路、蓄電池組保護子電路、主控電路保護子電路及數(shù)據(jù)處理電路，數(shù)據(jù)處理電路分別與蓄電池單體保護子電路、蓄電池組保護子電路、主控電路保護子電路、主控電路單元、充放電管理電路單元及顯示電路電氣連接，蓄電池單體保護子電路、蓄電池組保護子電路、主控電路保護子電路間相互并聯(lián)，蓄電池單體保護子電路數(shù)量與蓄電池組中的單體蓄電池數(shù)量一致，且每個單體蓄電池均與一個蓄電池單體保護子電路電氣連接，各蓄電池單體保護子電路間相互并聯(lián)，蓄電池組保護子電路數(shù)量與蓄電池組數(shù)量一致，且每個電池組均與一個蓄電池組保護子電路電氣連接，主控電路保護子電路與主控電路單元、充放電管理電路單元、12v智能啟動電路、24v智能啟動電路電氣連接。

，所述的主控電路單元為基于stm8芯片為處理器的控制電路。

進一步的，所述的充放電管理電路單元包括充電識別管理單元、交流充電適配單元、車載直流充電適配單元及光伏充電適配單元，所述的充電識別管理單元分別與交流充電適配單元、車載直流充電適配單元及光伏充電適配單元電氣連接，且交流充電適配單元、車載直流充電適配單元及光伏充電適配單元至少有一個。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點：

1、采用三重保護電路系統(tǒng)，使電源系統(tǒng)安全可靠，避免了因短路、高溫等因素出現(xiàn)的電池起火、爆炸等嚴重后果；

2、采用了低溫預加熱控制系統(tǒng)，可讓電源系統(tǒng)啟動重裝備時，不受低溫因素的影響；

3、通過級聯(lián)擴容和逆變系統(tǒng)，可為野外作業(yè)的220v交流電設(shè)備提供充足的電源。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式來詳細說明本發(fā)明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)構(gòu)成原理示意圖；

圖2為主控電路單元電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為主控電路單元數(shù)據(jù)處理邏輯關(guān)系圖；

圖4為綜合保護電路構(gòu)成原理示意圖；

圖5為蓄電池單體保護子電路工作原理示意圖；

圖6為蓄電池組保護子電路工作原理示意圖；

圖7為充放電管理電路單元電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。

本發(fā)明的具體實施方法進行詳細說明：

如圖1、2和3所示，重型裝備應(yīng)急啟動電源的三重保護系統(tǒng)，包括主控電路單元1、充放電管理電路單元2、12v智能啟動電路3、24v智能啟動電路4、級聯(lián)擴容電路11、逆變輸出電路5、led照明電路6、顯示電路7、綜合保護電路8、調(diào)溫控制電路9及蓄電池組10，其中主控電路單元1分別與12v智能啟動電路3、24v智能啟動電路4、級聯(lián)擴容電路11、逆變輸出電路5、led照明電路6、顯示電路7、綜合保護電路8、調(diào)溫控制電路9及蓄電池組10電氣連接，綜合保護電路8另分別與充放電管理電路單元2、顯示電路7及蓄電池組10電氣連接，蓄電池組10至少兩組，且各組蓄電池組10間通過混聯(lián)電路相互電氣連接，每組蓄電池組10中均包括至少兩個通過混聯(lián)電路連接的單體蓄電池。

其中，主控電路單元電路1核心為微處理器u5，具有10路10位高精度的ad轉(zhuǎn)換部件、4個定時器和多路數(shù)據(jù)端口，滿足電源系統(tǒng)的電路檢測與控制需要，nrst為微處理器系統(tǒng)復位引腳，gwyj為電池組的溫度檢測引腳，并連接一個溫度傳感器，當微處理器u5判斷溫度值超過一定閾值后，啟動高溫保護電路，保護電池的安全，dlcj為電池電量檢測電路引腳，通過對電池電量的采樣，準確的測試出電池當前電量，bhe、bhd和bhc為巡檢電路引腳，采用微處理器的定時器周期性的檢測大功耗器件的電流，在加載有不同負載時，自動調(diào)節(jié)電流大小，在沒有負載時，控制大功耗器件處于漏極開路（od）狀態(tài)，以減少控制電路的自放電，節(jié)省電量。其余引腳功能為按鍵檢測、led指示和繼電器控制。

本實施例中，所述的主控電路單元為基于stm8芯片為處理器的控制電路。

如圖4所示，本實施例中所述的綜合保護電路包括蓄電池單體保護子電路、蓄電池組保護子電路、主控電路保護子電路及數(shù)據(jù)處理電路，數(shù)據(jù)處理電路分別與蓄電池單體保護子電路、蓄電池組保護子電路、主控電路保護子電路、主控電路單元、充放電管理電路單元及顯示電路電氣連接，蓄電池單體保護子電路、蓄電池組保護子電路、主控電路保護子電路間相互并聯(lián)，蓄電池單體保護子電路數(shù)量與蓄電池組中的單體蓄電池數(shù)量一致，且每個單體蓄電池均與一個蓄電池單體保護子電路電氣連接，各蓄電池單體保護子電路間相互并聯(lián)，蓄電池組保護子電路數(shù)量與蓄電池組數(shù)量一致，且每個電池組均與一個蓄電池組保護子電路電氣連接，主控電路保護子電路與主控電路單元、充放電管理電路單元、12v智能啟動電路、24v智能啟動電路電氣連接。

如圖5所示，本實施例中所述的蓄電池單體保護子電路工作原理簡要表述如下：bt1為一組電池，由三節(jié)3.7v鋰電池串聯(lián)，b1+和b1-為電池組的正負極。該電路由保護芯片u9、充放電mos管q10、q11、信號驅(qū)動開關(guān)q36、q37、q38、大功率mos管q39、q40、q41、q60、q61、q62以及必要的電阻和電容等組成。其中u9的21、23、25、27腳實時檢測電池組1內(nèi)的3節(jié)電池電壓。正常情況下，[a2]21與23、23與25、25與27之間的電壓相互平衡一致，維持在2.8v-4.2v之間，這時u9的co(11腳)與do(12腳)輸出9.8v左右的高電平，驅(qū)動充電開關(guān)q10與放電開關(guān)q11導通，實現(xiàn)正常的充放電。同時，高電平的do(圖中的標簽為bhsb1)信號通過r171，輸入至q36的g極，使q36截止，則其d極為高電平，其d極通過r175與q37和q38的b極相連，因此，q37導通而q38截止，故q37、q38的公共端e極為高電平，從而使圖中q39、q40、q41、q60、q61、q62六個mos管同時導通，電池組1的負極通過這6個mos管連接至功率負載的負極。本電源系統(tǒng)共使用4組電池組，每組電池組的保護均相同。

vcc與gnd為整個電源系統(tǒng)的控制電路供電，當電源系統(tǒng)內(nèi)部短路時，vcc與gnd之間等效短路，功率電阻r76上的電流變大，r75上的電壓升高，也即是u9的vin引腳輸入電壓升高，當電壓升高到額定閾值時，芯片u9判定為過流或外部短路，此時do腳輸出低電平，后續(xù)過程等同于電池組間保護，從而實現(xiàn)了電源系統(tǒng)的整體保護。

如圖6所示，本實施例中所述的蓄電池組保護子電路工作原理如下：當各組電池組中的一組電池出現(xiàn)異常（蓄電池組內(nèi)的一節(jié)或多節(jié)出現(xiàn)過放或者0v）時，u9的do腳輸出低電平，q11截止，切斷該組電池的充放電回路，使該組電池不能充放電，從而實現(xiàn)了電池單元保護。

同時，do腳的低電平信號使q36導通，q36的d極為低電平，則q37截止q38導通，故q37、q38的公共端e極為低電平，使q39等六個mos同時截止，從而使該組電池與負載和其他組電池的回路全部斷開，避免因一組電池的故障導致所有電池組全部形成短路等嚴重后果，實現(xiàn)了電池組間保護。

如圖7所示，本實施例中所述的充放電管理電路單元包括充電識別管理單元、交流充電適配單元、車載直流充電適配單元及光伏充電適配單元，所述的充電識別管理單元分別與交流充電適配單元、車載直流充電適配單元及光伏充電適配單元電氣連接，且交流充電適配單元、車載直流充電適配單元及光伏充電適配單元至少有一個。

該電路主要由專用充電管理芯片u3、功率電感l(wèi)1、肖特基二極管d1、肖特基二極管d2、精密取樣電阻r16以及電阻、電容、連接插件等組成。u3為dc-dc降壓型開關(guān)充電器芯片，采用qfn16封裝，適合3芯鋰離子電池組供電，具有充電狀態(tài)指示和可編程定時功能，內(nèi)部集成了高功率mosfet，可以輸出高達2a的充電電流，輸出±0.75％精度，高達90％的充電效率，其內(nèi)部固定頻率600khz，它還具有峰值電流、周期電流限制和熱關(guān)機功能。

該電路的工作原理簡要表述如下：充電器輸入電壓由j3輸入，經(jīng)電容c8濾波后，輸出分為兩路。一路連接至芯片u3的引腳vcc，并經(jīng)過芯片內(nèi)部電路處理，在芯片u3引腳vref輸出3.3v電源，為充電狀態(tài)、溫度檢測等提供精準的電源。另一路連接至芯片u3的引腳vin，為芯片內(nèi)功率轉(zhuǎn)換電路提供電源。正常充電時，在芯片u3的引腳sw輸出開關(guān)脈沖電壓，并經(jīng)電感l(wèi)1處理后輸出12.6v的充電電壓，充電過程中芯片u3的15引腳chgok置低，表示處于充電狀態(tài)。芯片u3的15引腳csp和batt通過檢測電阻r16，采集電壓和電流信號，當電池電壓升至12.6v且充電電流下降至1/10正常充電電流時，芯片u3的引腳chgok置高，停止充電。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一方面采用三重保護電路系統(tǒng)，使電源系統(tǒng)安全可靠，避免了因短路、高溫等因素出現(xiàn)的電池起火、爆炸等嚴重后果；另一方面采用了低溫預加熱控制系統(tǒng)，可讓電源系統(tǒng)啟動重裝備時，不受低溫因素的影響，同時通過級聯(lián)擴容和逆變系統(tǒng)，可為野外作業(yè)的220v交流電設(shè)備提供充足的電源。

本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。