CN213459834U - 一种用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其包括锂离子电池组、电池管理系统、充放电单元、车载发电机及负载，该电池管理系统通过数据线连接所述锂离子电池组，并能监测所述锂离子电池组的电压温度及电流参数，该电池管理系统通过控制线连接所述充放电单元并能根据监测的参数控制所述充放电单元的启闭，所述锂离子电池组通过所述充放电单元对所述负载进行供电，所述车载发电机能对所述负载进行供电，同时所述车载发电机能通过所述充放电单元对所述锂离子电池组进行充电。本实用新型可利用锂离子电池组与车载发电机同时或分别对车辆负载进行持续不间断供电，避免矿车在运行过程中突然断电引发事故，在矿井作业中更加安全可靠。

Description

一种用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置

技术领域

本实用新型有关一种锂离子蓄电池装置，特别是指一种适合矿井无轨胶轮车启动使用的锂离子蓄电池装置。

背景技术

目前，矿井用无轨胶轮车必须使用隔爆型锂离子蓄电池电源，但生产隔爆型锂离子蓄电池电源在使用上又不同于原铅酸蓄电池，由于其自身具有的管理系统保护功能经常造成电源断电，使无轨胶轮车在正常行驶时经常突然断电，使矿井下经常发生突然无灯光的情况，对矿工及井下作业造成人身安全及不便。针对这一情况，亟需研制一种适合矿井无轨胶轮车启动使用的锂离子蓄电池电源系统。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种用于矿井无轨胶轮车启动使用、且保证无轨胶轮车在运行中不断电的锂离子蓄电池装置。

为达到上述目的，本实用新型提供一种用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其包括锂离子电池组、电池管理系统、充放电单元、车载发电机及负载，该电池管理系统通过数据线连接所述锂离子电池组，并能监测所述锂离子电池组的电压温度及电流参数，该电池管理系统通过控制线连接所述充放电单元并能根据监测的参数控制所述充放电单元的启闭，所述锂离子电池组通过所述充放电单元对所述负载进行供电，所述车载发电机能对所述负载进行供电，同时所述车载发电机能通过所述充放电单元对所述锂离子电池组进行充电。

所述充放电单元包括充电继电器、放电继电器、LC滤波回路及二极管模块，所述充电继电器一端连接所述锂离子电池组的正极，另一端通过所述LC滤波回路连接所述二极管模块，所述放电继电器一端连接所述锂离子电池组的正极，另一端连接所述二极管模块，所述二极管模块连接所述负载，所述车载发电机连接所述二极管模块，所述电池管理系统通过控制线分别连接所述充电继电器与放电继电器。

所述LC滤波回路包括相互连接的电感L与电容C，所述二极管模块包括相互连接的二极管D1与二极管D2，所述充电继电器连接于所述电感L与电容 C之间，所述电容C另一端连接所述锂离子电池组的负极，所述电感L的另一端连接所述二极管D1的阴极，该二极管D1的阳极连接所述二极管D2的阴极，该二极管D2的阳极连接所述放电继电器，所述负载与车载发电机连接于二极管D1与二极管D2之间。

所述锂离子电池组与所述充电继电器和放电继电器之间连接有保险丝。

还包括闭锁继电器，该闭锁继电器具有四个引脚，分别为输入端引脚、输出端引脚、线圈负引脚、线圈正引脚，其中该输入端引脚连接所述二极管模块的输出端，该输出端引脚通过一接线排连接有第一DC/DC转换器，该线圈负引脚连接锂离子电池组负极，该线圈正引脚连接一接线盘的“2”接线端；所述充电继电器连接锂离子电池组的一端连接有第一动力线，该第一动力线通过一总开关连接所述接线盘的“1”接线端，接线盘的“2”接线端与“1”接线端之间连接有远程开关；所述总开关与闭锁继电器同步动作。

所述第一动力线上设有二极管D3，该二极管D3的阳极靠近所述锂离子电池组的正极端。

所述充电继电器远离锂离子电池组的一端通过一第二动力线电连接于所述总开关与第一动力线的连接处。

所述闭锁继电器控制所述第一DC/DC转换器工作并为其提供电源，该第一 DC/DC转换器输出端为车载电脑芯片提供电源。

所述锂离子电池组的正极端连接有分流器，该分流器通过接线排连接所述电池管理系统，该电池管理系统通过所述分流器能监测所述锂离子电池组的电流大小。

所述电池管理系统设有报警模块，所述电池管理系统连接有显示屏，该显示屏用于实时显示锂离子电池组的剩余电量、电压、温度参数。

本实用新型用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置可使锂离子电池组与车载发电机同时或分别对车辆负载进行持续不间断供电，避免矿车在运行过程中突然断电引发事故，在矿井作业中更加安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置的结构原理框图；

图2为图1实施例的具体结构原理框图；

图3为本实用新型用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置包括锂离子电池组1、电池管理系统2、充放电单元3、车载发电机5及负载6，该电池管理系统2通过数据线连接锂离子电池组1，并能监测锂离子电池组1的电压、温度及电流参数，该电池管理系统2通过控制线连接充放电单元3并能根据监测的参数控制充放电单元3的启闭，锂离子电池组1能通过充放电单元3对负载6进行供电，车载发电机5对负载6进行供电，同时能通过充放电单元3对锂离子电池组1进行充电。

如图2所示，本实用新型中的充放电单元3包括充电继电器30、放电继电器31、LC滤波回路32及二极管模块33，其中充电继电器30一端连接锂离子电池组1正极，另一端通过LC滤波回路32连接二极管模块33，放电继电器 31一端连接锂离子电池组1正极，另一端连接二极管模块33，二极管模块33 连接负载6，车载发电机5连接二极管模块33。电池管理系统2通过控制线分别连接充电继电器30与放电继电器31。如图3所示，本实用新型中的LC滤波回路包括相互连接的电感L与电容C，二极管模块33包括相互连接的二极管 D1与二极管D2，其中充电继电器30连接于电感L与电容C之间，电容C另一端连接锂离子电池组1负极，电感L的另一端连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极连接放电继电器31，负载6与车载发电机5连接于二极管D1与二极管D2之间。

如图2与图3所示，本实用新型中的矿井无轨胶轮车在启动时，锂离子电池组1通过放电继电器31、二极管模块中的二极管D2对无轨胶轮车启动马达、车辆ECU(ElectronicControl Unit，电子控制单元)、灯光、发电机励磁线圈供电。车辆启动后车载发电机5发电后通过二极管模块中的二极管D1，LC滤波回路中的电感L、充电继电器30对矿用锂离子蓄电池充电。此时如果锂离子电池组1充电到保护值后，电池管理系统2检测到锂离子电池组1的电压值，电池管理系统2控制充电继电器30断开停止对锂离子电池组1充电。锂离子电池组1通过放电继电器31、二极管模块中的二极管D2与车载发电机5同时给 ECU和灯光等其它负载供电。当锂离子电池组1电压低于保护值后，电池管理系统2控制放电继电器31断开，并控制充电继电器30恢复吸合，车载发电机 5发电后通过二极管模块中的二极管D1，LC滤波回路中的电感L、充电继电器30对锂离子电池组1充电。如此在无轨胶轮车运行时，通过锂离子电池组1 与车载发电机5同时给负载供电，或者由车载发电机5为负载供电，同时车载发电机5为锂离子电池组1充电，使无轨胶轮车运行时不断电，一直处于正常运行状态。为安全起见，本实用新型中的锂离子电池组1与充电继电器30和放电继电器31之间连接有保险丝4。在无轨胶轮车运行中如果车载发电机损坏，交流电通过二极管模块和LC滤波回路后不影响充放电继电器与电池管理系统，锂离子电池组可正常通过放电继电器、二极管模块给ECU和灯光等其它负载供电使车辆安全行驶到维修地点；如果此时隔爆型锂离子电池组电源系统出现故障，此时通过LC滤波回路和二极管模块给发电机起稳压作用，车载发电机通过二极管模块和LC滤波回路为ECU和灯光等其它负载供电，这样安全性大大提高，不管在电源系统损坏或发电机损坏的情况下，不会造成车辆突然断电，有效地避免突然断电引发的事故。图3中接线腔中的电源端子连接负载。

本实用新型中的电池管理系统对锂离子电池组进行过充、过放、过温、低温及过流等保护。电池管理系统2设有报警模块，电池管理系统2并连接有显示屏20，当电池处于亏电或高温等其它三级故障时，放电继电器断开，停止放电，系统报警；当电池处于充满电或高温等其它三级故障时，充电继电器断开，停止充电，系统报警，并在显示屏上显示检测的电池组的电压、电流及温度等参数。

如图3所示，本实用新型的用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置还包括闭锁继电器7，该闭锁继电器具有四个引脚，其中输入端引脚连接二极管模块的二极管D1与二极管D2之间，即连接+24v接线端，输出端引脚通过一接线排连接第一DC/DC转换器8，线圈负引脚连接电池组负极，线圈正引脚连接一接线盘的“2”接线端。充电继电器30连接锂离子电池组1的一端连接有第一动力线p1，该第一动力线p1通过一总开关70连接接线盘的“1”接线端，接线盘的“2”接线端与“1”接线端之间连接有远程开关(图中未示出)，该远程开关通常情况下为闭合状态。充电继电器30远离锂离子电池组1的一端通过一第二动力线p2连接于该总开关70与第一动力线p1的连接处。本实用新型中的总开关70与闭锁继电器7为同步动作，当车辆启动时，闭合总开关70，此时闭锁继电器7同时接通，当车辆停下熄火时，断开总开关70，此时闭锁继电器7同时断开。本实用新型中当锂离子电池组1对外供电时，可通过第一动力线p1、总开关70及远程开关为闭锁继电器7提供电流，当锂离子电池组1 充电或发生故障时，车载发电机5可通过二极管模块、LC滤波回路、第二动力线p2及总开关70和远程开关为闭锁继电器7提供电流，为闭锁继电器的工作提供双保险。闭锁继电器7控制第一DC/DC转换器8工作并为其提供24v电源，经第一DC/DC转换器8转换为12v为车载电脑芯片提供电源(如图2所示)。第一动力线p1上可设有二极管D3，该二极管D3阳极靠近锂离子电池组1正极端，由于二极管为单向管，当锂离子电池组充满电后，可避免车载发电机通过二极管模块、LC滤波回路、第二动力线p2及第一动力线p1继续为锂离子电池组充电，可防止电池过充。第二动力线p2上还可设有二极管D4，二极管D4 阴极靠近总开关，更好地为车载发电机起稳压作用。

本实用新型中还包括第二DC/DC转换器9，其输入端连接接线盘的“2”接线端，输出端连接电池管理系统2，第二DC/DC转换器9将24v转换为12v 为电池管理系统2提供电源。锂离子电池组1的正极端连接有分流器11(如图 3所示)，该分流器11通过接线排连接电池管理系统2，电池管理系统2通过分流器11能监测锂离子电池组1的电流大小。

本实用新型中的锂离子电池组与充放电单元及电池管理系统安装于防爆箱体内。

本实用新型用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置利用LC滤波回路可对经由可控硅整流电路整流出的发电机的半球状波形(俗称馒头波)进一步整流，变为平滑的直流信号，同时也可滤除发电机的谐波，并利用二极管模块可使锂离子电池组与车载发电机同时或分别对车辆负载进行持续供电，避免矿车在运行过程中突然断电引发事故。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其特征在于，其包括锂离子电池组、电池管理系统、充放电单元、车载发电机及负载，该电池管理系统通过数据线连接所述锂离子电池组，并能监测所述锂离子电池组的电压温度及电流参数，该电池管理系统通过控制线连接所述充放电单元并能根据监测的参数控制所述充放电单元的启闭，所述锂离子电池组通过所述充放电单元对所述负载进行供电，所述车载发电机能对所述负载进行供电，同时所述车载发电机能通过所述充放电单元对所述锂离子电池组进行充电。

2.如权利要求1所述的用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其特征在于，所述充放电单元包括充电继电器、放电继电器、LC滤波回路及二极管模块，所述充电继电器一端连接所述锂离子电池组的正极，另一端通过所述LC滤波回路连接所述二极管模块，所述放电继电器一端连接所述锂离子电池组的正极，另一端连接所述二极管模块，所述二极管模块连接所述负载，所述车载发电机连接所述二极管模块，所述电池管理系统通过控制线分别连接所述充电继电器与放电继电器。

3.如权利要求2所述的用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其特征在于，所述LC滤波回路包括相互连接的电感L与电容C，所述二极管模块包括相互连接的二极管D1与二极管D2，所述充电继电器连接于所述电感L与电容C之间，所述电容C另一端连接所述锂离子电池组的负极，所述电感L的另一端连接所述二极管D1的阴极，该二极管D1的阳极连接所述二极管D2的阴极，该二极管D2的阳极连接所述放电继电器，所述负载与车载发电机连接于二极管D1与二极管D2之间。

4.如权利要求2所述的用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其特征在于，所述锂离子电池组与所述充电继电器和放电继电器之间连接有保险丝。

5.如权利要求2所述的用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其特征在于，还包括闭锁继电器，该闭锁继电器具有四个引脚，分别为输入端引脚、输出端引脚、线圈负引脚、线圈正引脚，其中该输入端引脚连接所述二极管模块的输出端，该输出端引脚通过一接线排连接有第一DC/DC转换器，该线圈负引脚连接锂离子电池组负极，该线圈正引脚连接一接线盘的“2”接线端；所述充电继电器连接锂离子电池组的一端连接有第一动力线，该第一动力线通过一总开关连接所述接线盘的“1”接线端，接线盘的“2”接线端与“1”接线端之间连接有远程开关；所述总开关与闭锁继电器同步动作。

6.如权利要求5所述的用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其特征在于，所述第一动力线上设有二极管D3，该二极管D3的阳极靠近所述锂离子电池组的正极端。

7.如权利要求5所述的用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其特征在于，所述充电继电器远离锂离子电池组的一端通过一第二动力线电连接于所述总开关与第一动力线的连接处。

8.如权利要求5所述的用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其特征在于，所述闭锁继电器控制所述第一DC/DC转换器工作并为其提供电源，该第一DC/DC转换器输出端为车载电脑芯片提供电源。

9.如权利要求1所述的用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其特征在于，所述锂离子电池组的正极端连接有分流器，该分流器通过接线排连接所述电池管理系统，该电池管理系统通过所述分流器能监测所述锂离子电池组的电流大小。

10.如权利要求9所述的用于矿井无轨胶轮车的锂离子蓄电池装置，其特征在于，所述电池管理系统设有报警模块，所述电池管理系统连接有显示屏，该显示屏用于实时显示锂离子电池组的剩余电量、电压、温度参数。

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