礦用本安鋰電池供電系統技術方案

為了解決現有技術中電源無法為距離較長的設備提供穩定電力的問題。本發明專利技術提出了一種礦用本安鋰電池供電系統，包括：鋰電池及其保護模塊，由鋰電池和充放電保護模塊組成，用于保護鋰電池過沖電，保護鋰電池過放電，并且在鋰電池的溫度超過危險溫度時，對鋰電池斷電；升壓模塊，用于將鋰電池的3.7V電壓轉換為負載所需的12V電壓，并輸出到二級保護線路模塊；二級保護線路模塊，由兩個相同的部分組成，每一部分包括輸出過電壓保護和輸出過電流保護。本發明專利技術采用新的二級保護電路，將過電流保護電阻放置在電源產品的負極端，先將過電流保護電阻上采集的電壓進行放大，放大后的過電流保護電阻電壓和基準進行比較，因為采用較小的過電流保護電阻，過電流保護電阻一般是毫歐級的電阻，所以線路上電阻的電壓降就小，這樣從電源端到設備端的導線就可以使用較長的導線了。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種供電系統，特別涉及一種用于煤炭行業的礦用本安鋰電池供電系統。
技術介紹
以前的二級保護電路，過電流保護電阻是在電路的正極端，電流流過電阻后會產生較大的電壓壓降，比如過電流保護電阻為O. 5歐，流過IA的電流，產生的壓降為O. 5V，經過二級保護需要流過2個這樣的電阻，所以整體的壓降為IV，12V的電源到了輸出端已經變為11V，再加上導線上的電壓損耗，到了產品使用端就為10. 6V左右，電源無法為距離較長的設備提供穩定的電力。煤礦井下含有多種易燃、易爆危險性氣體(如甲烷、CO等)，需實時采用探頭監控，以采取措施保證井下安全。井下監控分站承擔著對監控探頭信號處理、電路控制的重要任務，主要采用不間斷備用電源對井下監控分站實現實時供電。其中電池組是不間斷電源(UPS)系統中最為核心的組件之一，電池的重量與體積、放電容量的多少、放電電流特性、高低溫放電特性以及使用壽命，直接影響到不間斷電源(UPS)的重量、體積、放電時間和可靠性。煤礦井下做為高安全等級的本質安全性場所，要求輸出電壓、電流實現二級保護，以免引起外部火花造成煤礦井下安全性事故。目前，市場上的可用于煤礦井下監控分站供電的不間斷電源都是由“免維護鉛酸蓄電池”來實現，現有鉛酸蓄電池存在明顯不足①在3倍率以上電流放電時，只能放出電池容量的30%以下，而充電時，其充電電流必須控制在O. 25倍率以上，在完全放電后，其充電時間需要在8小時才能充到電池容量的80%，電池循環性能差、備電時間短的缺點突出；②鉛酸蓄電池在壽命周期內，容量逐年下降，其動態變化難于保證輸出電壓、電流的二級保護，嚴重制約了煤礦井下不間斷電源的指標；③鉛酸蓄電池放電的循環壽命在300次左右，在低溫環境下放電容量更差，煤礦井下環境溫度接近O度，鉛酸蓄電池不適宜于煤礦井下應用；④鉛酸蓄電池的主要原料是“鉛”，其使用及“鉛”排放直接影響到地下水環境鉛酸蓄電池在充電過程中存在析氫副反應，而氫氣做為高危險性氣體嚴重影響煤礦井下安全。目前，多數井下監控分站不間斷電源僅能維持井下監控分站工作2小時。隨著礦井開采深度的不斷加深、開掘面的不斷加長，2小時已遠不能滿足井下實際應用需要。由于鉛酸電池組沒有內部放電、充電控制機制，其放電輸出電壓及電流難于處于保持穩定，很難實現輸出電流、電壓的二級保護性輸出，從而顯著影響到煤礦井下產品的可靠性、安全性、實用性等多項指標。
技術實現思路
為了解決現有技術中電源無法為距離較長的設備提供穩定電力的問題，本專利技術采用新的二級保護電路，將過電流保護電阻放置在電源產品的負極端，先將過電流保護電阻上采集的電壓進行放大，如果不采用電路放大功能，過電流保護電阻上的電壓值很低，無法與基準電壓進行比較，而且小電壓容易受到外面雜訊信號的干擾，導致保護電路誤動作，放大后的過電流保護電阻電壓和基準進行比較，因為采用較小的過電流保護電阻，過電流保護電阻一般是毫歐級的電阻，所以線路上電阻的電壓降就小，這樣從電源端到設備端的導線就可以使用較長的導線了。本專利技術提出了一種礦用本安鋰電池供電系統，所述礦用本安鋰電池供電系統包括鋰電池及其保護模塊，由鋰電池和充放電保護模塊組成，用于保護鋰電池過沖電，保護鋰電池過放電，并且在鋰電池的溫度超過危險溫度時，對鋰電池斷電；升壓模塊，用于將鋰電池的3. 7V電壓轉換為負載所需的12V電壓，并輸出到二級保護線路模塊；二級保護線路模塊，由兩個相同的部分組成，每一部分包括輸出過電壓保護和輸出過電流保護。根據本專利技術的一個方面，在鋰電池及其保護模塊中，通過晶體管開關的關閉和打開，實現鋰電池在過充電、過放電以及溫度過高時，對鋰電池斷電，從而防止鋰電池的過沖、過放以及超過危險溫度。根據本專利技術的一個方面，升壓電路使用MAX1771芯片作為主控芯片，直接可以將低電壓轉換為12V電壓的芯片，芯片驅動2個MOS管產生12V的電壓。根據本專利技術的一個方面，采用新的二級保護電路，將過電流保護電阻放置在電源產品的負極端，先將過電流保護電阻上采集的電壓進行放大，放大后的過電流保護電阻電壓和基準電壓進行比較，從而使得電源端到設備端的導線可以使用較長的導線。本專利技術中的礦用本安鋰電池供電系統可用在礦用車輛系統及其它特定領域的系統中，具有廣闊的前景。附圖說明下面結合附圖及具體實施例對本專利技術再作進一步詳細的說明。圖1為根據本專利技術實施例的礦用本安鋰電池供電系統框圖。圖2為根據本專利技術實施例的升壓模塊電路圖。圖3為根據本專利技術實施例的二級保護線路模塊電路圖。圖4為根據本專利技術實施例的鋰電池及其保護模塊。具體實施例方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。根據本專利技術的優選實施例，電源采用新的二級保護電路，將過電流保護電阻放置在電源產品的負極端，先將過電流保護電阻上采集的電壓進行放大，如果不采用電路放大功能，過電流保護電阻上的電壓值很低，無法與基準電壓進行比較，而且小電壓容易受到外面雜訊信號的干擾，導致保護電路誤動作，放大后的過電流保護電阻電壓和基準進行比較，因為采用較小的過電流保護電阻，過電流保護電阻一般是毫歐級的電阻，所以線路上電阻的電壓降就小，這樣從電源端到設備端的導線就可以使用較長的導線了。根據本專利技術的一個優選實施例，礦用本安鋰電池供電系統由三部分組成鋰電池及其保護模塊、升壓模塊、二級保護線路模塊。具體框圖參見附圖1。鋰電池及其保護模塊由鋰電池和充放電保護模塊組成。升壓模塊用于將鋰電池的3. 7V電壓轉換為負載所需的12V電壓電源； 二級保護線路模塊由兩個相同的部分組成，每一部分包括輸出過電壓保護和輸出過電流保護。本電源是由I節3. 7V的可充電鋰電池經過升壓電路將3. 7V電壓升壓為12V電壓，再經過一個兩極保護板電路，給負載供電。圖2的Jl連接鋰電池的3. 7V輸出電壓，J2連接圖3的J1，為其提供12V電源電壓，圖3的J2連接設備負載。圖4是鋰電池及其保護模塊的原理框圖，通過鋰電池及其保護模塊對鋰電池實現控制。鋰電池正、負極分別與電路正極、負極相連；可采用DSP芯片或單片機做為鋰電池及其保護模塊的控制單元，以實現對電池的充放電進行控制并對監控的數據進行對比、實時反饋。所述鋰電池及其保護模塊包括控制器、晶體管開關、均衡電路、平衡負載和溫度檢測器，所述控制器通過均衡電路和平衡負載實現對電池的電壓平衡管理，通過溫度檢測器實現對電池組的溫度監測，并根據監測的信號對晶體管開關實現開關管理。均衡電路獲取電池的電位，上傳至控制器；溫度檢測器獲取鋰電池的溫度信號，上傳至控制器；所述控制器可以采取以下方式處理①對過高電位的電池，打開均衡電路子路，實現均衡電路子路與內部負載的串聯連接，對該電池放電以降低其電位，實現對電池的電位均衡；②當存在外部電路電位時，在鋰電池充滿時打開晶體管開關，以隔絕充電，在鋰電池未充滿時關閉晶體管開關，以維持電池動態充電；③當不存在外部電路電位時，對晶體管開關實現關閉，使鋰電池對外部電路放電，當到達鋰電池組截止放電電位時，對晶體管開關實現打開，以保護整體電池不再深度放電；④當電池溫度超過定值時，對晶體管開關實現關斷處理，以防止電池溫度的進一步上升。通本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種礦用本安鋰電池供電系統，其特征在于，所述礦用本安鋰電池供電系統包括：鋰電池及其保護模塊，由鋰電池和充放電保護模塊組成，用于保護鋰電池過沖電，保護鋰電池過放電，并且在鋰電池的溫度超過危險溫度時，對鋰電池斷電；升壓模塊，用于將鋰電池的3.7V電壓轉換為負載所需的12V電壓，并輸出到二級保護線路模塊；??二級保護線路模塊，由兩個相同的部分組成，每一部分包括輸出過電壓保護和輸出過電流保護。

【技術特征摘要】
1.一種礦用本安鋰電池供電系統，其特征在于，所述礦用本安鋰電池供電系統包括: 鋰電池及其保護模塊，由鋰電池和充放電保護模塊組成，用于保護鋰電池過沖電，保護鋰電池過放電，并且在鋰電池的溫度超過危險溫度時，對鋰電池斷電； 升壓模塊，用于將鋰電池的3.7V電壓轉換為負載所需的12V電壓，并輸出到二級保護線路模塊； 二級保護線路模塊，由兩個相同的部分組成，每一部分包括輸出過電壓保護和輸出過電流保護。2.如權利要求1中的礦用本安鋰電池供電系統，其特征在于: 在鋰電池及其保護模塊中，通過晶體管開關的關閉和打開，實現鋰...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈華忠，張經，張澤忠，高波，
申請(專利權)人：山西科達自控工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：