本發(fā)明涉及一種防爆電源裝置，尤其是一種模塊化智能不間斷防爆電源裝置。

背景技術(shù)：

煤礦安全是安全生產(chǎn)重中之重，直接關(guān)系到煤礦職工的生命安全能和社會(huì)的問道，也是“保增長、保民生、保穩(wěn)定”的內(nèi)在要求。

然而，我國煤礦事故發(fā)生率較高，負(fù)面影響很大。在煤礦事故中，只有極少數(shù)井下人員在事故發(fā)生現(xiàn)場第一時(shí)間受到傷害遇難的。絕大多數(shù)人員傷亡是由于時(shí)間被困井下災(zāi)變環(huán)境中窒息、中毒等原因造成的。因此，在井下事故發(fā)生后，我國礦上安全防護(hù)體系如何有效保障井下被困人員避險(xiǎn)，已成為改善煤礦安全的關(guān)鍵?？梢苿?dòng)式救生艙，避難硐室就是為了礦難時(shí)，防護(hù)井下被困人員避險(xiǎn)而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的?？梢苿?dòng)式救生艙，避難硐室內(nèi)的不間斷電源裝置是救生艙的重要組成部分，不間斷電源裝置的穩(wěn)定性，質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到救生艙的使用性使用價(jià)值，安全性。

現(xiàn)有的救生艙不間斷電源裝置，其鋰電池的保護(hù)方式主要是采用過壓、過流保護(hù)和自動(dòng)恢復(fù)功能，溫度，電壓，電流等采集。公開號為cn102522791a的中國專利申請?zhí)岬揭环N防爆電源裝置，且有夾具安裝固定串聯(lián)連接，接線腔隔板上也設(shè)置有多個(gè)接線柱。電防爆電纜連接防爆電池管理系統(tǒng)和防爆鋰電池組，防爆電池管理系統(tǒng)對防爆鋰電池組的電流、電壓、溫度實(shí)施安全管理控制。防爆電源裝置具備防爆安全保護(hù)功能，防爆鋰電池組出現(xiàn)欠壓、過壓、高溫和過流故障，則通知充電接觸器/放電接觸器斷開防爆電源裝置充/放電回路，對整個(gè)鋰電池組實(shí)施保護(hù)，但是現(xiàn)有的救生艙不間斷電源裝置生存艙內(nèi)無生存環(huán)境無智能管理功能；只能對30～40w風(fēng)機(jī)進(jìn)行啟，?？刂?；不能根據(jù)生存艙的生存環(huán)境要求，自動(dòng)保持生活艙具有的生存條件；模塊化擴(kuò)展功能較低，不能實(shí)現(xiàn)智能化擴(kuò)展和電池健康狀態(tài)(soh)檢測與預(yù)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種模塊化智能不間斷防爆電源裝置，可靠性能與安全性能高，能給各種傳感器和救生艙(避難硐室)內(nèi)設(shè)備提供電源的裝置，保證艙內(nèi)溫、濕度，一氧化碳、二氧化碳等有毒有害氣體處理，平衡艙內(nèi)氧氣的濃度，調(diào)節(jié)艙內(nèi)壓力大小和保持艙內(nèi)壓力為正壓，完全滿足《礦用隔爆兼本安型鋰離子蓄電池電源裝置安全技術(shù)要求》的。即能自動(dòng)保持生活艙具有較好的生活、輸出環(huán)境條件。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種模塊化智能不間斷防爆電源裝置，以智能型救生艙不間斷電源裝置為例，由電池隔爆倉、bms主控隔爆倉、隔離變壓器隔爆倉、本安輸出隔爆倉和顯示傳輸模塊組成；

每個(gè)電池隔爆倉由1--4個(gè)獨(dú)立隔爆的電池倉和1--2個(gè)bms采集控制板(保護(hù)板)倉組成。每個(gè)電池隔爆倉由8個(gè)磷酸鐵鋰電池串聯(lián)組成24v電池組，內(nèi)置8個(gè)感溫探頭，分別測量每一個(gè)電池的溫度；每個(gè)bms采集控制板(保護(hù)板)隔爆倉內(nèi)置一塊bms采集控制板(保護(hù)板)，采集、測量電池組充、放電電流，電壓、溫度等參數(shù)，對電池進(jìn)行過壓、過流、溫度異常、掉線等的保護(hù)和報(bào)警。電池倉之間通過a0聯(lián)通接頭實(shí)現(xiàn)信號和能源的連接與傳輸。

bms主控隔爆倉內(nèi)安裝有中央控制模塊(bms主控板)；隔離變壓器隔爆倉內(nèi)安裝有充電機(jī)、隔離變壓器；本安輸出隔爆倉內(nèi)安裝有dc/dc本安電源、自檢負(fù)載放電模塊；

顯示傳輸模塊：由顯示屏、按鍵、遙控器、紅外線收發(fā)端口、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸端口組成。顯示模塊實(shí)時(shí)顯示和查看電池總電壓、電池總電流、儲備能量、單體電池最高電壓、單體電池最高電壓、單體電池最低電壓、單體電池溫度，電池組最高溫度，電池工作的環(huán)境溫度，均衡狀態(tài)等。井上中央控制機(jī)房可經(jīng)rs485總線對電源裝置系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制。

隔離變壓器隔爆倉內(nèi)置隔離變壓器，將外接的660v或380v的交流電源裝置，通過隔離變壓器，變?yōu)?20v的交流電源裝置。

充電機(jī)隔爆倉內(nèi)置充電機(jī)，將ac220v交流電轉(zhuǎn)換成dc29.2v的直流電源裝置。

本安電源裝置輸出隔爆倉內(nèi)置dc/dc模塊和本安電源裝置模塊；dc/dc模塊將中央控制模塊(主控板)輸出的dc20v—29.2v變換成dc6v、dc12v、dc18v、dc24v安全電源裝置，以滿足各種非本安輸入電源裝置的電器設(shè)備的能源需求；內(nèi)置4--12路本安電源裝置模塊將中央控制模塊(主控板)輸出的dc20v—29.2v變換成4--12路相互獨(dú)立的本安電源裝置輸出，以滿足各種傳感器、要求本安輸入的電器設(shè)備的能源需求。

電池隔爆內(nèi)的bms采集控制板(保護(hù)板)和bms主控隔爆倉內(nèi)的中央控制模塊(主控板)、顯示模塊共同組成能智能型救生艙不間斷電源裝置的bms電源裝置管理系統(tǒng)。

bms采集控制板(保護(hù)板)：通過溫度探頭和電壓排線采集單體電池的信息，并對電池進(jìn)行行過充、過放、過流、短路等一次保護(hù)和對電池組進(jìn)行均衡充電管理及將單體電池信息上傳到中央控制模塊(主控板)。

中央控制模塊(主控板)：包含主電源裝置管理控制板。主要作用有在特殊工況下，定期對裝置內(nèi)每子組內(nèi)的電池組通過自檢負(fù)載放電模塊進(jìn)行放電和充電機(jī)充電管理，對電池組的健康狀態(tài)和剩余電量進(jìn)行智能估算，對電量低于標(biāo)準(zhǔn)的模塊進(jìn)行充電維護(hù)和；將采集模塊上傳的電池組內(nèi)電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算；根據(jù)運(yùn)算，做出邏輯判斷，判斷電池的運(yùn)行狀態(tài)和對電池組進(jìn)行過充、過放、過流、短路、溫度異常的二次保護(hù),將電池的運(yùn)行狀態(tài)通過顯示模塊進(jìn)行做出實(shí)時(shí)顯示；當(dāng)判斷故障時(shí)，電池故障分析后對電池系統(tǒng)的進(jìn)行預(yù)警、報(bào)警；與充電機(jī)、用電設(shè)備以及上位機(jī)進(jìn)行通訊。

本發(fā)明的有益效果：

1、隔離變壓器：可將外接的660v或380v的交流電源裝置，通過隔離變壓器，變?yōu)?20v的交流電源裝置；

2、充電機(jī)：將外接220v的交流電，整流為29.2v的直流電輸送給主控模塊，分別給每一子組24v60ah的電池組進(jìn)行充電，并根據(jù)電池組中每節(jié)電池的測試電壓，決定充電器的充電工作狀態(tài)(是充電還是停止充電，從而確保不會(huì)過充)和供給用電設(shè)備，在外接電源裝置不停電時(shí)，供本安用電負(fù)載用電及非本安用電負(fù)載用電。

3、電池管理系統(tǒng)由主從機(jī)構(gòu)組成bms采集控制板控制24v60ah電池組，最大可帶16組電池組。中央控制模塊(主控板)通過拔碼開關(guān)設(shè)定地址，最大可以同級并聯(lián)組負(fù)主控,實(shí)現(xiàn)多級智能控制并聯(lián)，中央控制模塊(主控板)最多可以有效控制管理128組24v60ah電池組。

4、均衡功能：充電時(shí)對不一致的電池進(jìn)行均衡。

5、電池組的回流保護(hù)：在充放電負(fù)極端增加了一個(gè)二極管，防止電池組并聯(lián)后的不同電池模塊間產(chǎn)生環(huán)流。

6、充、放電保護(hù)：即可對各電池模塊進(jìn)行充、放電保護(hù)，也可對整個(gè)電源裝置系統(tǒng)進(jìn)行放電保護(hù)。

7、電流檢測、容量計(jì)算、溫度監(jiān)控：實(shí)時(shí)檢測充放電電流值和各單體電池溫度，并定期對各子組內(nèi)的電池進(jìn)行放電和容量計(jì)算。

8、串行總線通訊：可以讀取各從機(jī)的數(shù)據(jù)信息。

9、顯示及報(bào)警控制：將電池組8的各種信息傳輸給顯示模塊4進(jìn)行顯示，并在必要時(shí)做出報(bào)警處理。

10、生存艙的智能管理系統(tǒng)：能根據(jù)生存艙的標(biāo)準(zhǔn)《礦用隔爆兼本安型鋰離子蓄電池電源裝置安全要求》，通過智能型控制，達(dá)到如下效果：

10-1、通過智能型的生存條件管理系統(tǒng)，保證有毒有害氣體一氧化碳，二氧化碳，完全符合《礦用隔爆兼本安型鋰離子電池電源裝置安全要求》的條件；

10-2通過智能型的生存條件管理系統(tǒng)，保證控制艙內(nèi)氧氣濃度完全符合《礦用隔爆兼本安型鋰離子蓄電池電源裝置安全要求》的條件；

10-3通過智能型的生存條件管理系統(tǒng)，保證過度艙為正壓。壓力完全符合《礦用隔爆兼本安型鋰離子蓄電池電源裝置安全要求》的條件，最大限度的利用生存艙的有限資源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明模塊化智能不間斷防爆電源裝置模塊組成示意圖；

圖2為本發(fā)明智能型救生艙不間斷電源裝置排列示意圖；

圖3為本發(fā)明不間斷電源裝置系統(tǒng)示意圖；

其中，1、固定支架2、電池隔爆倉

3、bms主控隔爆倉4、顯示傳輸模塊

5、bms采集控制板6、電池溫度采集傳感器

7、電池電壓采集排線8、電池組

9、rs485或rs232總線10、電源裝置充放電b+、p+線

11、電源裝置充電c-線12、電源裝置放電p-線

13、中央控制模塊14、隔離變壓器

15、充電機(jī)16、本安輸出隔爆倉

18、自檢負(fù)載放電模塊19、隔離變壓器隔爆倉

具體實(shí)施方式

如圖1至圖3所示，一種模塊化智能不間斷防爆電源裝置，用于智能型救生艙不間斷電源，包括固定支架1，固定支架1上設(shè)有電池隔爆倉2、bms主控隔爆倉3、隔離變壓器隔爆倉19、本安輸出隔爆倉16和顯示傳輸模塊4，電池隔爆倉3內(nèi)安裝有24v電池組8、用于采集電池組內(nèi)電池電壓、溫度、電流、容量的bms采集控制板5、電池溫度采集傳感器6、電池電壓采集排線7；bms主控隔爆倉3內(nèi)安裝有中央控制模塊(bms主控板)13；隔離變壓器隔爆倉19內(nèi)安裝有充電機(jī)15、隔離變壓器14；本安輸出隔爆倉16內(nèi)安裝有dc/dc本安電源、自檢負(fù)載放電模塊18；各電池隔爆倉2、bms主控隔爆倉3、隔離變壓器隔爆倉19、本安輸出隔爆倉16通過電源裝置充放電b+、p+線10、電源裝置充電c-線11、電源裝置放電p-線12和rs485或rs232總線9連接在一起；bms主控隔爆倉3與顯示傳輸模塊4通過rs485或rs232總線9連接。電源裝置充放電b+、p+線10、電源裝置充電c-線11、電源裝置放電p-線12用于能量的傳輸，rs485或rs232總線17用于信號的傳輸。

智能型救生艙不間斷鋰電池組電源裝置由9個(gè)電池隔爆倉2和1個(gè)bms主控隔爆倉3、1個(gè)隔離變壓器隔爆倉19、1個(gè)本安輸出隔爆倉16、一個(gè)顯示輸出模塊4組成。共使用144個(gè)ifp36130165a—60ah電池組成，組成24v1080ah電源裝置。其中每個(gè)電池倉由兩個(gè)獨(dú)立隔爆的電池隔爆倉2和2個(gè)bms采集控制板隔爆倉組成。每個(gè)電池隔爆倉由八個(gè)60ah的電池串聯(lián)組成24v60ah電池組，內(nèi)置八個(gè)電池溫度采集傳感器6，分別測量每一個(gè)電池的溫度；每個(gè)bms采集控制板隔爆倉內(nèi)置一塊bms采集控制板5，采集、測量電池組充、放電電流，電壓、溫度等參數(shù)，對電池進(jìn)行過壓、過流、溫度異常、掉線等的保護(hù)和報(bào)警。電池倉之間通過a0聯(lián)通接頭實(shí)現(xiàn)信號和能源的連接與傳輸；本安輸出隔爆倉16內(nèi)置dc/dc模塊和多路本安電源裝置模塊、自檢負(fù)載放電模塊18；隔離變壓器隔爆倉19由隔離變壓器倉、充電機(jī)隔爆倉組成，隔離變壓器倉內(nèi)置300w礦用的隔離變壓器14，可將外接的660v或380v的交流電源裝置，通過隔離變壓器14，變?yōu)?20v的交流電源裝置。充電機(jī)隔爆倉內(nèi)置充電機(jī)15，將ac220v交流電轉(zhuǎn)換成dc29.2v的直流電源裝置，通過中央控制模塊(主控板)13，分別給每一子組24v60ah的電池組8進(jìn)行充電。bms采集控制板(保護(hù)板)5：通過電池溫度采集傳感器6和電壓排線7采集單體電池的信息，并對電池進(jìn)行行過充、過放、過流、短路等一次保護(hù)和對電池組8進(jìn)行均衡充電管理及將單體電池信息上傳到中央控制模塊(主控板)13。中央控制模塊(主控板)13：主要作用有在特殊工況下，定期對裝置內(nèi)每子組內(nèi)的電池組8通過自檢負(fù)載放電模塊進(jìn)行放電和充電機(jī)充電管理，對電池組8的健康狀態(tài)和剩余電量進(jìn)行智能估算，對電量低于標(biāo)準(zhǔn)的模塊進(jìn)行充電維護(hù)和；將采集模塊上傳的電池組8內(nèi)電池的電壓、電流、溫度等參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算；根據(jù)運(yùn)算，做出邏輯判斷，判斷電池的運(yùn)行狀態(tài)和對電池組進(jìn)行過充、過放、過流、短路、溫度異常的二次保護(hù),將電池的運(yùn)行狀態(tài)通過顯示輸出模塊模塊4做實(shí)時(shí)顯示；當(dāng)判斷故障時(shí)，電池故障分析后對電池系統(tǒng)的進(jìn)行預(yù)警、報(bào)警；與充電機(jī)15、用電設(shè)備以及上位機(jī)進(jìn)行通訊。本安電源裝置的本安輸出隔爆倉16內(nèi)置dc/dc模塊和本安電源裝置模塊；dc/dc模塊將中央控制模塊(主控板)13輸出的dc20v—29.2v變換成dc24v安全電源裝置，以滿足各種非本安輸入電源裝置的電器設(shè)備的能源需求；內(nèi)置六路本安電源裝置模塊將中央控制模塊(主控板)13輸出的dc20—29.2v變換成六路相互獨(dú)立的本安電源裝置輸出，以滿足各種傳感器、要求本安輸入的電器設(shè)備的能源需求。

本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。