CN102923007A - 矿用隔爆兼本安型电源控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明矿用隔爆兼本安型电源控制器为设计集成DC/DC高低压转换、本安电源输出、声光报警控制、汽车行车控制功能于一体的多功能汽车综合控制器，能对所有车用电器及开关按钮的输入信号进行运算、处理，然后执行相应的功能，对汽车实施安全、可靠的控制，同时能对整车本安和非本安电器进行供电以及信号输入输出的隔离，保障车用电器在井下防爆车辆上的本安防爆性能。由于电源控制器的高度集成，不仅省去了隔爆柜、线束的数量，且可有效降低整车的质量，增加防爆车辆的续航里程。

Description

矿用隔爆兼本安型电源控制器
技术领域
本实用新型电源控制器主要适用于煤矿井下和其它具有爆炸性气体（甲烷混合物、煤尘）场所，防爆型式为隔爆兼本安型。它作为矿用防爆蓄电池无轨胶轮车重要配套件，是集DC/DC、本安电源、声光报警控制、汽车控制器于一体的综合防爆电源控制器。
背景技术
目前，煤矿井下作业的防爆蓄电池无轨胶轮车的研发在国内还处于刚刚起步阶段，车辆很多配套设备都还是空白，防爆无轨胶轮车和普通汽车一样，需要安装转向灯、倒车灯、刹车灯、前大灯、前小灯、行车灯、喇叭、显示仪表等，要实现智能化、提高可靠性，就要安装汽车控制器，同时根据煤矿井下安全需要还需配备甲烷传感器、报警设备等，如何能在这些电器数量增加的情况下不使汽车重量大幅的增加，以上电器就要选用本安型电器，这样本安电源就必不可少了。如能把本安电源管理、声光控制、汽车控制集成一起，将大大减轻隔爆柜的重量、减少线束的数量，最终带来防爆无轨胶轮车续航里程的提高。
发明内容
为了填补这一市场空白，本实用新型电源控制器设计成集DC/DC高低压转换、本安电源输出、声光报警控制、汽车行车控制功能于一体的多功能汽车综合控制器，能对所有车用电器及开关按钮的输入信号进行运算、处理，然后执行相应的功能，对汽车实施安全、可靠的控制，同时能对整车本安和非本安电器进行供电以及信号输入输出的隔离，保障车用电器在井下防爆车辆上的本安防爆性能。由于电源控制器的高度集成，不仅省去了隔爆柜、线束的数量，且可有效降低整车的质量，增加防爆车辆的续航里程。 
附图说明
图1是电源控制器的结构外形图；
图中：1、外壳， 2、汽车控制器，3、继电器板，4、DC/DC，5、信号隔离栅板，6、电源隔离栅板，7、转向灯电源隔离栅板；
图2是电源控制器的电气框图；
图3是电源隔离栅板电路原理图；
图4是转向灯电源隔离栅板电路原理图；
图5是信号隔离栅板电路原理图；
图6是控制器接线图；
图7是继电器板电路原理图。
具体实施方式
供电部分：如图1，防爆蓄电池的高压电源接入电源控制器外壳（1）后首先由DC/DC（4）降压变成24V，再由继电器板（3）的继电器开关控制后输出给各个电路模块供电，包括汽车控制器（2）、电源隔离栅板（6）、信号隔离栅板(5)，同时24V可以外接其他车用防爆电器。24V经过电源隔离栅板(6)和转向灯电源隔离栅板（7）后输给车辆外接本安电器供电，如本安仪表、速度控制器、各个灯具等。信号隔离栅板（5）设计了三路常用的信号隔离栅电路，分别为CAN总线、电压信号、电流信号隔离栅，外接本安电器的信号可以通过该信号隔离栅板（5）后方便的连到内部汽车控制器（2）上，达到真正的电源、信号完全隔离，实现真正的本质安全防爆。
控制部分：如图2、图6、图7，电源控制器内置intel汽车控制器，集运算、控制于一体，控制器可以外接各种车用传感器和开关（如甲烷传感器、电子油门、倾角传感器、温湿度传感器、档位开关、转向开关等），其能把各种形式的输入信号经过内部MCU运算处理后通过CAN总线传输数据给仪表显示当前汽车的状态，同时可以通过控制继电器板上的继电器间接控制相应的外接电器的电源通断(可控制左右转向灯、前大、小灯以及喇叭的开启与关闭，同时还预留了三路备用控制接口)。控制器还可以通过CAN总线给电机调速器发送各种行车指令来控制电机的运转，如档位、速度、转矩等。
本安防爆部分：如图3，J1输入的非本安24V首先通过隔离DC/DC（U1）变成12V，然后串联一个二极管D5、保险丝F1、可恢复保险丝PTC1后连接四重二极管（D1、D2、D3、D4）进行限压，再通过双重限流电路（由R1、Q1、R2、Q3、R3、Q2、R4、Q4组成）进行限流保护，多重保护使得该隔离栅及时出现故障也不产生火花或产生的火花不足以点燃爆炸性气体环境（如煤矿），达到本安防爆。
如图4，J1输入的非本安24V经过转向控制开关管（Q1）后由隔离DC/DC（U1）变成12V，然后串联一个二极管D3、保险丝F1、可恢复保险丝PTC1后连接双重二极管（D1、D2）进行限压，再通过由4个电阻串联的限流电路进行限流后输出，多重保护使得该隔离栅及时出现故障也不产生火花或产生的火花不足以点燃爆炸性气体环境（如煤矿），达到本安防爆。
如图5，信号隔离栅板设计有3路信号隔离，通过选用隔离输入输出的电源和信号的隔离器件来限制非本安端能量通过信号线向本安端释放，其中CAN总线信号经过隔离IC（U3）后输出，电压信号经过光耦（U4）后输出，电流信号经过电流隔离IC（U5）后输出，所有隔离元件都能承受1500V的耐压，可有效防止火花，达到本安防爆。

Claims (3)

1.一种隔爆兼本安型电源控制器，其特征是集成了高低压直流转换DC/DC、汽车控制器、继电器控制板、电源隔离栅板、声光控制电源隔离栅板、信号隔离栅板；电源控制器可以外接各种车用传感器和开关，能把各种形式的输入信号经过内部MCU运算处理后通过CAN总线传输数据给仪表显示和发送指令给电机调速器来控制电机运行，同时可以通过控制继电器板上的继电器间接控制相应电器的电源通断以及实现声光控制功能。
2. 根据权利要求1所述的电源控制器内部集成的电源隔离栅板，其特征是非本安24V首先通过一个隔离DC/DC变成12V，然后串联一个二极管、保险丝、可恢复保险丝后连接四个并联二极管进行限压，再通过双重电子限流电路进行限流保护，多重保护使得该隔离栅及时出现故障也不产生火花或产生的火花不足以点燃爆炸性气体环境，达到本安防爆。
3. 根据权利要求1所述的电源控制器内部集成的信号隔离栅板，其特征是通过选用隔离输入输出的电源和信号的隔离器件来限制非本安端能量通过信号线向本安端释放，其中CAN总线信号经过隔离IC后输出，电压信号经过光耦后输出，电流信号经过电流隔离IC后输出，所有隔离元件都能承受1500V的耐压，可有效防止火花，达到本安防爆。
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