具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱的制作方法

1.本实用新型涉及矿用防爆电机车技术领域，具体涉及具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱。


背景技术：

2.防爆型铅酸蓄电池电源箱在煤矿井下辅助运输系统得到长期、广泛应用，如矿用防爆型铅酸蓄电池电机车、矿用防爆型铅酸蓄电池单轨吊车等。这些蓄电池电源箱使用动力型铅酸蓄电池简单的串联组合为蓄电池组，设于符合防爆要求的外壳内，将正、负极接入设在箱体端头的防爆连接器，通过防爆插销与外部充电机或电机车、单轨吊车进行电气连接，实现快速切换充、放电。
3.目前，防爆型铅酸蓄电池电源箱没有采取任何技术措施对充、放过程进行保护和控制，充放电过程完全依靠操作人员人工控制。充电时，操作人员不知道蓄电池电源箱的实际容量和荷电状态，无法合理控制充电量，导致蓄电池电源箱长期处于不是过充就是欠充的“盲充”状态，持续破坏电源箱的极板物理结构，大大削弱了蓄电池电源箱的循环寿命；放电时，由于司乘人员无法真实判断蓄电池电源箱的剩余荷电量，因而无法合理规划电源箱的更换时间，导致电源箱经常进入过放电状态，过放电对蓄电池的破坏更大，严重过放会导致蓄电池彻底失效。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的就在于解决上述背景技术的问题，而提出具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱；通过检测模块实时检测各蓄电池单体电压、温度；通过充放控制器对充、放工艺过程参数进行预测、计算、控制并实现充满、放空、过压、过流、超温等过程保护，有效避免蓄电池过充、过放，从而有效延长蓄电池寿命。
5.本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
6.具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱，包括电源箱体、铅酸蓄电池单体、检测模块和充放控制器；
7.电源箱体内腔的多个铅酸蓄电池单体通过连接线相互串联，铅酸蓄电池单体通过连接线与充放控制器电性连接，每个铅酸蓄电池单体上对应连接有检测模块；检测模块串行通信接口顺序级联后首端通过通讯线接入充放控制器的通信端口。
8.作为本实用新型进一步的方案：多个铅酸蓄电池单体在电源箱体内均匀排布，充放控制器位于电源箱体的外侧壁上。
9.作为本实用新型进一步的方案：多个检测模块通过通讯线相互串联通讯；检测模块布设于铅酸蓄电池单体的顶部，并与铅酸蓄电池单体正、负极连接。
10.作为本实用新型进一步的方案：充放控制器上设置有防爆插座。
11.作为本实用新型进一步的方案：充放控制器分别与电池组正、负极和检测模块通讯总线连接，充放控制器通过防爆插座与外部充电机或电机车连接。
12.作为本实用新型进一步的方案：充放控制器的外壳上设置有显示屏、启动按钮和解锁按钮，充放控制器分别与显示屏、启动按钮和解锁按钮电性连接。
13.作为本实用新型进一步的方案：电源箱体的顶面设置有箱盖。
14.本实用新型的有益效果：
15.(1)通过电池单体检测模块，实时检测蓄电池电源箱的每一个铅酸蓄电池单体的电压、温度；
16.(2)通过充放控制器实时采集蓄电池电源箱整体电压、充放电电流，计算充、放电量，预测、评估荷电量、实时容量，从而在充电过程中可以精确控制充电量，确保蓄电池避免过充、欠充；在放电过程中，可精确显示剩余电量并给出可续航时间，警示操作工及时更换蓄电池电源箱，有效避免过放而伤害蓄电池寿命；
17.(3)对蓄电池电源箱充、放过程的安全监控及充放工艺过程的自动科学管理，可有效防止蓄电池电源箱过充、过放，提高电池的循环次数，延长其使用寿命，降低运行成本。
附图说明
18.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
19.图1是本实用新型的结构示意图；
20.图2是本实用新型的结构主视局部视图；
21.图3是本实用新型的结构左视图；
22.图4是本实用新型的电路结构示意图。
23.图中：1、电源箱体；2、箱盖；3、铅酸蓄电池单体；4、检测模块；5、充放控制器；6、连接线；7、通讯线；8、显示屏；9、启动按钮；10、解锁按钮；11、防爆插座。
具体实施方式
24.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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.请参阅图2和图4所示，本实用新型为具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱，包括电源箱体1、箱盖2、铅酸蓄电池单体3、检测模块4和充放控制器5；
26.电源箱体1的内腔均匀设置有多个铅酸蓄电池单体3，多个铅酸蓄电池单体3通过连接线6相互串联，在电源箱体1的外侧壁上安装有充放控制器5，铅酸蓄电池单体3也通过连接线6与充放控制器5电性连接，在每个铅酸蓄电池单体3上对应连接有检测模块4；检测模块4串行通信接口顺序级联后首端通过通讯线7接入充放控制器5的通信端口；
27.其中，铅酸蓄电池单体3可以选择不同规格和数量的电池，使得可以配置不同吨位的机车；
28.多个检测模块4通过通讯线7相互串联通讯，从而实现单缆级联通讯；检测模块4布置于铅酸蓄电池单体3顶部，并在结构上与铅酸蓄电池单体3紧密连接，以便检测其温度；检测模块4在电气上与铅酸蓄电池单体3的正负极柱相连，获取检测模块4自身的工作电源和检测铅酸蓄电池单体3的电压；
29.铅酸蓄电池单体3串联后电池组正、负极回路线通过接线腔接入，并与充放控制器5连接；检测模块4实时检测各蓄电池单体电压、温度，接收充放控制器5采集指令并上传检测参数，实现充放控制器5对各铅酸蓄电池单体3电压、温度的实时采集；
30.请参阅图1所示，电源箱体1的顶面设置有箱盖2，充放控制器5上设置有防爆插座11；
31.其中，充放控制器5的型号为kxj660矿用隔爆兼本安型可编程控制器，对充、放工艺参数过程进行预测、计算、控制并实现充满、放空、过压、过流、超温等过程保护；充放控制器5通过防爆插座11与外部充电机或电机车的主回路连接；外部充电机或电机车通过充放控制器5的外部连接防爆插座11与蓄电池回路连接，并与型充放控制器5建立通讯连接；
32.请参阅图3所示，在充放控制器5的外壳上还设置有显示屏8、启动按钮9和解锁按钮10；且充放控制器5分别与显示屏8、启动按钮9和解锁按钮10电性连接；
33.其中，显示屏8、启动按钮9和解锁按钮10之间呈三角式分布，显示屏8位于充放控制器5的上方，启动按钮9和解锁按钮10位于充放控制器5的下方；
34.使用时，显示屏8用于显示铅酸蓄电池单体3的电压、温度参数、蓄电池荷电状态等数据，启动按钮9用于控制电池充放电的启停，使得无论充电还是放电过程，均可人工通过充电机、电机车或充放控制器5手动停止充、放电过程并断开连接；解锁按钮10对防爆插座11的插拔进行解锁。
35.本实用新型的工作原理：充电过程：当连接充电机的防爆插头可靠插入充放控制器5上的防爆插座11，并锁定后，充电机会收到本控制器的握手信号，充电机回复后双方建立通信链接，各自启动例行诊断过程进行一系列诊断，如绝缘检查、双方额定参数适配确认等，诊断正常，双方各自打开主回路控制开关，回路接通充电机到电源箱的主连接，开始充电过程；隔爆兼本安型充放控制器5动态估算蓄电池亏电状态，并动态预测、调整充电电流工艺曲线和充电时间；蓄电池充满后，充放控制器5立即通知充电机进入停充过程，充电停止后，双方各自断开主回路连接；
36.放电过程：当连接电机车的防爆插头可靠插入充放控制器5上的防爆插座11，并锁定后，电机车会收到本充放控制器5的握手信号，电机车回复后双方建立通信连接，各自启动例行诊断过程进行一系列诊断，如绝缘检查、双方额定参数适配确认等，诊断正常，双方各自打开主回路控制开关，接通电机车到电源箱的主回路连接，开始电机车供电过程；充放控制器5动态估算、显示蓄电池荷电状态；蓄电池放空后仍未断开连接，充放控制器5会通知电机车进入强行停车保护状态，随即双方各自断开主回路连接。
37.以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱，其特征在于，包括电源箱体(1)、铅酸蓄电池单体(3)、检测模块(4)和充放控制器(5)；电源箱体(1)内腔的多个铅酸蓄电池单体(3)通过连接线(6)相互串联，铅酸蓄电池单体(3)通过连接线(6)与充放控制器(5)电性连接，每个铅酸蓄电池单体(3)上对应连接有检测模块(4)；检测模块(4)串行通信接口顺序级联后首端通过通讯线(7)接入充放控制器(5)的通信端口。2.根据权利要求1所述的具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱,其特征在于，多个铅酸蓄电池单体(3)在电源箱体(1)内均匀排布，充放控制器(5)位于电源箱体(1)的外侧壁上。3.根据权利要求2所述的具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱,其特征在于，多个检测模块(4)通过通讯线(7)相互串联通讯；检测模块(4)布设于铅酸蓄电池单体(3)的顶部，并与铅酸蓄电池单体(3)正、负极连接。4.根据权利要求3所述的具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱,其特征在于，充放控制器(5)上设置有防爆插座(11)。5.根据权利要求4所述的具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱,其特征在于，充放控制器(5)分别与电池组正、负极和检测模块(4)通讯总线连接，充放控制器(5)通过防爆插座(11)与外部充电机或电机车连接。6.根据权利要求1所述的具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱,其特征在于，充放控制器(5)的外壳上分别设置有显示屏(8)、启动按钮(9)和解锁按钮(10)，充放控制器(5)分别与显示屏(8)、启动按钮(9)和解锁按钮(10)电性连接。7.根据权利要求1所述的具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱,其特征在于，电源箱体(1)的顶面设置有箱盖(2)。

技术总结
本实用新型公开了具有充放电管理功能的矿用防爆电机车铅酸电池电源箱，铅酸蓄电池单体相互串联形成电池组，首、尾端线接入充放控制器；检测模块布设于蓄电池单体顶部，与蓄电池单体正负极连接，并通过通信接口相互串联，最终接入充放控制器；隔爆兼本安型充放控制器一方面通过接线腔接入电池组正负极及电池单体检测模块通信线，另一方面通过防爆插座与外部充电机或电机车建立电气和通信连接。检测模块实时检测各蓄电池单体电压、温度，接收充放控制器采集指令并上传检测参数；充放控制器对充、放工艺过程参数进行预测、计算、控制并实现充满、放空、过压、过流、超温等过程保护，有效避免蓄电池过充、过放，从而有效延长蓄电池寿命。有效延长蓄电池寿命。有效延长蓄电池寿命。


技术研发人员：时宗林
受保护的技术使用者：淮南矿业（集团）有限责任公司
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/5/25