[发明专利]矿用本安锂电池供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种供电系统，特别涉及一种用于煤炭行业的矿用本安锂电池供电系统。

背景技术

     以前的二级保护电路，过电流保护电阻是在电路的正极端，电流流过电阻后会产生较大的电压压降，比如过电流保护电阻为0.5欧，流过1A的电流，产生的压降为0.5V，经过二级保护需要流过2个这样的电阻，所以整体的压降为1V，12V的电源到了输出端已经变为11V，再加上导线上的电压损耗，到了产品使用端就为10.6V左右，电源无法为距离较长的设备提供稳定的电力。

煤矿井下含有多种易燃、易爆危险性气体(如甲烷、CO等)，需实时采用探头监控，以采取措施保证井下安全。井下监控分站承担着对监控探头信号处理、电路控制的重要任务，主要采用不间断备用电源对井下监控分站实现实时供电。其中电池组是不间断电源(UPS)系统中最为核心的组件之一，电池的重量与体积、放电容量的多少、放电电流特性、高低温放电特性以及使用寿命，直接影响到不间断电源(UPS)的重量、体积、放电时间和可靠性。煤矿井下做为高安全等级的本质安全性场所，要求输出电压、电流实现二级保护，以免引起外部火花造成煤矿井下安全性事故。 

目前，市场上的可用于煤矿井下监控分站供电的不间断电源都是由“免维护铅酸蓄电池”来实现，现有铅酸蓄电池存在明显不足：①在3倍率以上电流放电时，只能放出电池容量的30％以下，而充电时，其充电电流必须控制在0.25倍率以上，在完全放电后，其充电时间需要在8小时才能充到电池容量的80％，电池循环性能差、备电时间短的缺点突出；②铅酸蓄电池在寿命周期内，容量逐年下降，其动态变化难于保证输出电压、电流的二级保护，严重制约了煤矿井下不间断电源的指标；③铅酸蓄电池放电的循环寿命在300次左右，在低温环境下放电容量更差，煤矿井下环境温度接近0度，铅酸蓄电池不适宜于煤矿井下应用；④铅酸蓄电池的主要原料是“铅”，其使用及“铅”排放直接影响到地下水环境；⑤铅酸蓄电池在充电过程中存在析氢副反应，而氢气做为高危险性气体严重影响煤矿井下安全。 

目前，多数井下监控分站不间断电源仅能维持井下监控分站工作2小时。随着矿井开采深度的不断加深、开掘面的不断加长，2小时已远不能满足井下实际应用需要。由于铅酸电池组没有内部放电、充电控制机制，其放电输出电压及电流难于处于保持稳定，很难实现输出电流、电压的二级保护性输出，从而显著影响到煤矿井下产品的可靠性、安全性、实用性等多项指标。

发明内容

为了解决现有技术中电源无法为距离较长的设备提供稳定电力的问题，本发明采用新的二级保护电路，将过电流保护电阻放置在电源产品的负极端，先将过电流保护电阻上采集的电压进行放大，如果不采用电路放大功能，过电流保护电阻上的电压值很低，无法与基准电压进行比较，而且小电压容易受到外面杂讯信号的干扰，导致保护电路误动作，放大后的过电流保护电阻电压和基准进行比较，因为采用较小的过电流保护电阻，过电流保护电阻一般是毫欧级的电阻，所以线路上电阻的电压降就小，这样从电源端到设备端的导线就可以使用较长的导线了。

本发明提出了一种矿用本安锂电池供电系统，所述矿用本安锂电池供电系统包括：锂电池及其保护模块，由锂电池和充放电保护模块组成，用于保护锂电池过冲电，保护锂电池过放电，并且在锂电池的温度超过危险温度时，对锂电池断电；升压模块，用于将锂电池的3.7V电压转换为负载所需的12V电压，并输出到二级保护线路模块；  二级保护线路模块，由两个相同的部分组成，每一部分包括输出过电压保护和输出过电流保护。

根据本发明的一个方面，在锂电池及其保护模块中，通过晶体管开关的关闭和打开，实现锂电池在过充电、过放电以及温度过高时，对锂电池断电，从而防止锂电池的过冲、过放以及超过危险温度。

根据本发明的一个方面，升压电路使用MAX1771芯片作为主控芯片，直接可以将低电压转换为12V电压的芯片，芯片驱动2个MOS管产生12V的电压。

根据本发明的一个方面，采用新的二级保护电路，将过电流保护电阻放置在电源产品的负极端，先将过电流保护电阻上采集的电压进行放大，放大后的过电流保护电阻电压和基准电压进行比较，从而使得电源端到设备端的导线可以使用较长的导线。

本发明中的矿用本安锂电池供电系统可用在矿用车辆系统及其它特定领域的系统中，具有广阔的前景。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。

图1为根据本发明实施例的矿用本安锂电池供电系统框图。