矿用后备镍氢电源管理系统技术方案

本实用新型专利技术公开了矿用后备镍氢电源管理系统，包括电源模块、电池管理模块、液晶显示模块和温度传感器；交流电经过变压器转换成低压后供给电源模块；所述电源模块的两路输出一路连接电源管理模块，另一路连接负载；所述温度传感器设置在镍氢电池组内；所述电源管理模块控制液晶显示模块和镍氢电池组。本实用新型专利技术的电源模块能完成两大功能，一是在正常情况下给镍氢电池组充电及给用户负载和液晶显示模块，二是在断电的情况下，镍氢电池组通过电源模块自动切换给用户负载和液晶显示模块供电，从而实现后备电池的主要功能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种矿用后备镍氢电源管理系统。
技术介绍
镍氢电池具有能量比大、重量轻、温度特性好等特点，它属于碱性电池，相比镍镉电池、铅酸蓄电池等传统电池对环境污染小，被称为绿色电池，得到广泛的应用。基于以上特性，镍氢电池比较适合作为煤矿井下备用电源，其在煤矿工业中的应用变得较为广泛。在煤矿井下的特殊环境，对电池在使用中的安全提出了严格的要求，所以，对镍氢电池有必要配备一款智能、可靠、高效、稳定的镍氢电池管理系统。
技术实现思路
本技术的目的是实现本技术目的的技术方案是矿用后备镍氢电源管理系统，包括电源模块、电池管理模块、液晶显示模块和温度传感器；交流电经过变压器转换成低压后供给电源模块；所述电源模块的两路输出一路连接电源管理模块，另一路连接负载；所述温度传感器设置在镍氢电池组内；所述电源管理模块控制液晶显示模块和镍氢电池组。所述电源模块包括第一整流滤波电路、第二整流滤波电路、稳压恒流电路和切换电路；所述第一整流滤波电路和第二整流滤波电路分别连接变压器的两路输出；所述第一整流滤波电路的输出经过稳压恒流电路和切换电路后输送给电池管理模块；所述第二整流滤波电路的输出经过切换电路连接负载。所述电池管理模块上设有UART控制器，用于与液晶显示模块连接。所述电池管理模块还包括电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元、CPU和充放电控制开关；所述电流检测单元、电压检测单元、温度检测单元的输出均连接CPU ;所述CPU的输出连接UART控制器和充放电控制开关。所述稳压恒流电路采用LM317集成芯片。所述电流检测单元采用INA210系列电流检测芯片。所述电压检测单元包括用于衰减的电阻网络和仪表放大器，仪表放大器采用A。所述温度传感器采用DS18B20数字式温度传感器。所述CPU采用STC12C56单片机。采用了上述技术方案，本技术具有以下的有益效果:(1)本技术的电源模块能完成两大功能，一是在正常情况下给镍氢电池组充电及给用户负载和液晶显示模块，二是在断电的情况下，镍氢电池组通过电源模块自动切换给用户负载和液晶显示模块供电，从而实现后备电池的主要功能。(2)本技术能够检测串联电池组中的每节单体电压、充放电电流以及温度等参数，结合这些参数对镍氢电池组进行控制，系统具有短路、单节电池异常、放电大电流等一系列的保护功能及信息实时传输功能，实现维护后备电源的性能，并具备智能、可靠、高效等特点。(3)本技术使镍氢电池组得到最大程度的保护，同时也能延长电池组的使用寿命，最主要的是可以为井下后备电源提供安全、可靠的保障，防止煤矿安全事故的发生。【附图说明】为了使本技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中图1为本技术的原理框图。图2为电源模块的原理框图。图3为电池管理模块的原理框图。附图中标号为:电源模块1、第一整流滤波电路11、第二整流滤波电路12、稳压恒流电路13、切换电路14、电池管理模块2、UART控制器21、电流检测单元22、电压检测单元23、温度检测单元24、CPU 25、充放电控制开关26、液晶显示模块3、温度传感器4、交流电5、变压器6、负载7、镍氢电池组8。【具体实施方式】(实施例1)见图1，本实施例的矿用后备镍氢电源管理系统，包括电源模块1、电池管理模块2、液晶显示模块3和温度传感器4 ;交流电5经过变压器6转换成低压后供给电源模块I ;电源模块I的两路输出一路连接电源管理模块2，另一路连接负载7 ;温度传感器4设置在镍氢电池组8内；电源管理模块2控制液晶显示模块3和镍氢电池组8。电源模块I主要完成两大功能，一是在正常情况下给镍氢电池组8充电及给用户负载7和液晶显示模块3，二是在断电的情况下，镍氢电池组8通过电源模块I自动切换给用户负载7和液晶显示模块3供电，从而实现后备电池的主要功能。电池管理模块2采集每节电池电压、充放电电流、温度等参数，在系统电压、电流、温度等发生异常时及时响应并处理，并把所有信息通过串口发送出去，可以实现远程对后备电池的状态进行实时监控。液晶显示模块3仄作为后备电源的人机界面，可以为现场提供实时信息。温度传感器44DS18B20数字式温度传感器用于采集温度，它具有独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，其测温范围一 55°C?+125°C，可支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，实现多点测温。其工作电源为+3.0V?5.5V,在使用中不需要任何外围元件，测量结果以9?12位数字量方式串行传送，CPU只需根据其要求的时序进行读取、配置，就可获得当前测量的温度。见图2，电源模块I包括第一整流滤波电路11、第二整流滤波电路12、稳压恒流电路13和切换电路14 ;第一整流滤波电路11和第二整流滤波电路12分别连接变压器6的两路输出；第一整流滤波电路11的输出经过稳压恒流电路13和切换电路14后输送给电池管理模块2 ;第二整流滤波电路12的输出经过切换电路14连接负载7。交流电5通过变压器6产生低压交流电ACl和AC2，其中ACl经过第一整流滤波电路11、稳压恒流电路13给镍氢电池组8充电，AC2经过第二整流滤波电路12产生直流电压给负载7供电。当交流电5断电，切换电路14检测到断电，将镍氢电池组8切换给负载7供电。稳压恒流电路13采用LM317集成芯片。电池管理模块2包括电池管理模块2包括用于与液晶显示模块连接的UART控制器21、电流检测单元22、电压检测单元23、温度检测单元24、CPU25和充放电控制开关26 ；电流检测单元22、电压检测单元23、温度检测单元24的输出均连接CPU 25 ；CPU25的输出连接UART控制器21和充放电控制开关26。电流检测单元21采用TI公司的INA210系列电流检测芯片。INA210精度可达±1%增益误差(温度范围内的最大值)、0.5 μ V/°C偏移漂移(最大值)、10ppm/°C增益漂移(最大值)；工作电压为+2.7V to+26V，具有响应时间快，抗干扰能力强特优点。此电流检测芯片可以测试双向电流，通过电流方向，可以判断充放电状态。此芯片内将电流值转换为电压值输出，CPU采集输出的电压即可计算出电流的大小及方向。电压检测单元22包括用于衰减的电阻网络和仪表放大器，仪表放大器采用AD620 ;电池组电池是串联连接的，采用模拟开关切换，依次选通对每节电池进行测试。由于电池节数较多，共模电压越大，CPU无法进行采集。因此采用精密电阻网络进行衰减，然后采用仪表放大器，将差模电压转换共模电压，这样就计算出每节电池的电压。模拟开关选用的是双四选一模拟开关CD4052，仪表放大器选用的是ADI公司的AD620，AD620是一款低成本、高精度的仪表放大器，仅需一个外置电阻来设置增益，增益范围为I至10000，此外AD620具有高精度(最大非线性度40ppm)、低失调电压(最大50 μ V)和低失调漂移(最大0.6 μ V/°C )的优点。CPU24采用STC12C56单片机。以上所述的具体实施例，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进本文档来自技高网...

【技术保护点】
矿用后备镍氢电源管理系统，其特征在于：包括电源模块(1)、电池管理模块(2)、液晶显示模块(3)和温度传感器(4)；交流电(5)经过变压器(6)转换成低压后供给电源模块(1)；所述电源模块(1)的两路输出一路连接电源管理模块(2)，另一路连接负载(7)；所述温度传感器(4)设置在镍氢电池组(8)内；所述电源管理模块(2)控制液晶显示模块(3)和镍氢电池组(8)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋继平，孙飞，
申请(专利权)人：常州石广电子有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32