[实用新型]一种集中式锂电池矿灯充电柜

说明书

本实用新型是一种集中式锂电池矿灯充电柜装置，该装置包括模块化电池状态检测模块、恒流‑脉冲‑恒压充电模块、主动均衡模块、上位机显示模块。其特点是以主控单片机为核心，在电池状态检测模块的基础上，采用恒流‑脉冲‑恒压充电策略与LC振荡电路，通过对充电矿灯所使用锂电池充电策略的选择以及对不同电量单体电池之间的非耗散型主动均衡，实现集中式充电柜的整体电池管理。具有降低电池性能衰减速度、提高锂电池寿命、减少充电柜内热发散、节约充电能源、保证矿灯在充电过程安全与稳定的优点。

技术领域

本实用新型属于矿灯充电技术领域，尤其涉及一种锂电池矿灯充电柜所使用的电池管理系统。

背景技术

目前，矿井工矿灯的充电主要采用矿工自主操作的集中充电柜方式，以及由集中式充电管理衍生出的并通过上述集中充电技术衍生出矿工上下井管理及考核系统。但现有的矿灯集中充电柜并没有注意对于单独矿灯中锂电池的保养问题，在日常的充电过程中，通常将集中充电柜中各充电槽串联充电使用，由于各矿灯使用时间与充放电次数不同，尤其是锂电池的损耗情况也存在明显的差异，从而导致在充电过程中存在着各电池电压不一致的情况，并且随着使用次数的增加，电池的差异程度越来越大，轻则影响电池寿命，导致电池损害，造成不必要的设备损耗，重则可能在使用过程中出现发热爆炸现象，将严重影响矿井的安全生产工作。目前的解决手段是对每一节电池进行充电检测。但由于充电完成的单节电池作断电放置处理，对于电压过高的电池使用电阻放电维持正常电压。但这一方案不仅造成了能量的浪费，也使得集中充电柜存在较为严重的散热问题，增加了矿井生产的安全隐患。

针对上述问题，提出一种具有智能充电管理、电量主动均衡功能且兼具能耗较低、散热少、效率高、易扩展等优点的集中式充电管理系统是十分必要的。

而如何能实现上述集中式充电管理系统的合理应用，成为下一阶段集中式充电柜发展的方向。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种集中式锂电池矿灯充电柜，包括多充电模式切换、电池状态实时监测、电池均衡功能，可以改善各矿灯内锂电池的充电状况，具备降低电池性能衰减速度、提高锂电池寿命、减少充电柜内热发散、节约充电能源的优点。

为了实现上述功能，本实用新型专利所采用的技术方案是，一种集中式锂电池矿灯充电柜，包括模块化电池状态检测模块、恒流-脉冲-恒压充电模块、主动均衡模块、上位机显示模块，所述用于检测整柜矿灯锂电池的电压、电流、温度状态的模块化电池状态检测模块，通过防干扰式CAN总线与主控单片机相连；所述主控单片机接受数据分析电池当前荷电状态，所述主控单片机与恒流-脉冲-恒压充电模块相连，控制单体电池的充电策略；所述主控单片机分析某两节单体电池的电量差别，主控单片机与主动均衡模块相连，控制其中两节具有电量差的电池进行均衡动作；所述主控单片机与充电柜各充电箱箱门上显示屏相连，向界面反馈单体电池电压、电流、温度、充电状态和均衡状态共五类电池信息；主控单片机通过防干扰式CAN总线与值班室上位机相连，主控单片机将电池信息同步反馈至值班室上位机系统中。

进一步的，所述电池状态检测模块包括L1～Ln+1光敏二极管、T1～Tn发光二极管、P1光敏二极管、B1电压电流温度采集电路、U1模块单片机、主控单片机。所述同一集中式充电柜中任一充电箱通过L1～Ln光敏二极管与B1电压电流温度采集电路相连，所述B1 采样运算放大器与U1模块单片机相连，所述U1模块单片机与主控单片机相连。所述主动均衡模块包括A1～An可控开关、S1～Sn可控开关、C1电容、L1电感、T双向晶闸管，所述 C1电容、L1电感与T双向晶闸管相串联，所述D1～Dn矿灯单体锂电池通过A1～An可控开关、S1～Sn可控开关与C1电容、L1电感、T双向晶闸管相连接。

进一步的，所述主动均衡模块，包括D1～Dn矿灯单体锂电池，A1～An可控开关、 S1～Sn可控开关、C1电容、L1电感、T双向晶闸管，其特征在于：所述C1电容、L1电感与T双向晶闸管相串联，D1～Dn矿灯单体锂电池通过A1～An可控开关、S1～Sn可控开关与 C1电容、L1电感、T双向晶闸管相连接。