[实用新型]基于磷酸铁锂电池的矿用电源装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电源领域，具体涉及一种基于磷酸铁锂电池的矿用电源装置。

背景技术

随着工业技术尤其信息技术在煤矿中的应用发展，我国煤矿安全生产形势总体趋于好转，但是事故问题的机率仍然较大，且随着煤矿开采的深度加大，事故灾害呈加重趋势，这些客观因素都给应急救援造成极大的压力和挑战。国家对应急救援技术和设备研发非常重视，大力支持矿用救生舱、可移动式救生舱、煤矿井下紧急避险系统等相关项目。矿用救生舱在使用过程中需要有专用的动力电源系统提供可靠的长时间不间断安全供电，以保证救援工作可靠实施。磷酸铁锂电池因其除具有普通锂电在容量、功率、安全性、环境友好性等方面的优良特性以外，还具有不燃烧、不爆炸的特点，满足了煤矿井下作业的防爆安全要求，显著提高煤矿井下电源使用的安全性，因此煤矿设备的备用电源开始逐步倾向采用磷酸铁锂电池组供电。

磷酸铁锂电池单个电芯电压只有3.3V左右，其容量有限，因此在大功率煤矿工业系统中使用时，必须将多个电芯通过串、并方式组成电池组使用，以满足容量和负载的要求。由于每个电芯在制造工艺、充放电特性上存在一定的差别，较差的电芯会比其他电芯老化的快，一旦某个电芯过充就会过热，易引起燃烧爆炸的危险。因此磷酸铁锂电池组需要电池组管理系统，完成均衡控制、管理化化等功能。目前，我国在磷酸铁锂电池组管理研究仍集中于电动汽车应用中，在煤矿救援设备中应用研究起步不久。由于煤矿井下的环境复杂，常规的电池管理系统温度管理不能满足煤矿使用环境的特殊性，计算剩余容量的精确度难以满足矿用动力锂电池的高安全性的要求，无法实现电池组的安全充放电控制，难以适用更多井下环境中使用的动力锂电池组。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够延长电池组使用寿命、提高电池组的能效、电池组管理高效、电池控制均衡、安全可靠、供电稳定的基于磷酸铁锂电池的矿用电源装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于磷酸铁锂电池的矿用电源装置，包括磷酸铁锂电池单元、数据采集模块、主控模块、故障报警模块和充电机，所述数据采集模块包括电压传感器、电流传感器和温度传感器，所述电压传感器、电流传感器分别与磷酸铁锂电池单元相连，所述温度传感器设于磷酸铁锂电池单元的箱体上，所述主控模块通过充电机与磷酸铁锂电池单元相连，所述电压传感器检测磷酸铁锂电池单元的输出电压并输出给主控模块，所述电流传感器检测磷酸铁锂电池单元的输出电流并输出给主控模块，所述温度传感器检测磷酸铁锂电池单元的箱体温度并输出给主控模块，所述主控模块根据输入电压、电流、箱体温度控制故障报警模块和充电机的工作状态。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述矿用电源装置还包括用于与上位机进行通信的远程通信端口，所述远程通信端口与主控模块相连。

所述远程通信端口为RS485接口。

所述磷酸铁锂电池单元包括相互并联的多个电池组，所述电池组包括串联的多个磷酸铁锂电池单芯。

所述电池组还包括用于根据开启电压控制磷酸铁锂电池单芯的放电状态的均衡电路，所述均衡电路与磷酸铁锂电池单芯一一对应，且任意一个均衡电路与对应的磷酸铁锂电池单芯相连。

所述磷酸铁锂电池单元包括过压保护电路和过流保护电路，所述过压保护电路和过流保护电路分别与各个电池组相连。

本实用新型具有下述优点：

1、本实用新型的磷酸铁锂电池单元采用不燃烧、不易爆的磷酸铁锂电池作为供电能源，满足井下等特殊场合安全性的要求，具有安全可靠的优点。

2、本实用新型电压传感器检测磷酸铁锂电池单元的输出电压并输出给主控模块，电流传感器检测磷酸铁锂电池单元的输出电流并输出给主控模块，温度传感器检测磷酸铁锂电池单元的箱体温度并输出给主控模块，主控模块根据输入电压、电流、箱体温度控制故障报警模块和充电机的工作状态，采用高效的电池组管理系统，完成均衡控制，对延长电池组使用寿命，提高电池组的能效，对煤矿安全、可靠、稳定生产都具有实际意义。

3、本实用新型数据采集模块包括电压传感器、电流传感器和温度传感器，主控模块采用DSP作为主控制器以及专用的芯片采集电芯的电压电流以及箱体温度数据，满足高精度要求。

4、本实用新型进一步还包括用于与上位机进行通信的远程通信端口，能够通过上位机可以完成对电池的健康状态的监测，电池故障的预测，实现电池系统预警和报警。

附图说明