一、項目基本情況概述
煤礦井下緊急救生艙是一個密封式逃生避難場所??晒┚略跒淖儠r期井下人員避險之用,是一種與外界隔離、提供維持生命的安全環(huán)境空間,意在為井下的礦工在逃生不可能的情況下避難,以便讓他們脫險或等待救援。該產(chǎn)品能提供避難人員至少96小時所需的氧氣、水、食物,以及所需的救生包、衛(wèi)生設施、通信設備、環(huán)境氣體監(jiān)測設備等。為了保證救生艙內人員的健康生存,它具有氧氣提供裝置、一氧化碳和二氧化碳吸收裝置、除濕降溫空調系統(tǒng)。該裝置系統(tǒng)屬于逃生避難的一種先進的高新技術裝備。該救生艙主要應用于煤礦井下,同時也可用于非煤礦山、核電站、地鐵、地下停車場等場所廣泛使用。
礦用避難硐室和礦用可移動救生艙是國家"十一五"科技支撐計劃"礦井重大應急救援關鍵技術研發(fā)"項目,(2006年國家科技部 批準主項,項目編號:2006BAK25B00-4K),是一項關于礦業(yè)生產(chǎn)安全的重點國家項目,也是一項"人命關天"的民生項目,該項目系統(tǒng)龐 大,配套復雜,要求安全性、可靠性、功能性、適用性和可操作性標準高。
二、電源系統(tǒng)介紹
1.?????? 系統(tǒng)以3.2V/60Ah的磷酸鐵鋰單體電池為基礎器件,通過針對煤礦救生艙電源領域的特殊要求配套開發(fā)的BMS模塊將16個3.2V/60Ah的電池串聯(lián)組合成48V/60Ah的電池組。
2.?????? 以帶BMS系統(tǒng)的48V/60Ah電池組為子系統(tǒng),通過同級級聯(lián)通訊,8并組合成48V/480Ah的電池組。
每個電池組子系統(tǒng)為獨立的系統(tǒng),電池管理系統(tǒng),顯示屏和LED狀態(tài)指示,組網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊接口,如果需要設置修改參數(shù),采取上位機軟件直接編輯模式(系統(tǒng)調試大都在井上進行)。
3.?????? 采用公用的充電模塊,用直流繼電器控制每個電池箱的充放電,以降低成本和功耗。
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圖表1 防爆電源系統(tǒng)示意圖
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圖表2 電池管理系統(tǒng)拓撲圖
電池管理系統(tǒng)的布局如圖2所示,整個系統(tǒng)采用一種主從式的結構連接,以24路的集中式BMS作為主機和第1個電池包的采集單元,其他每個電池包配置一個24路的從機(采集模塊),通過CAN通訊協(xié)議將采集的數(shù)據(jù)傳送給主機。主機對所有采集的數(shù)據(jù)進行分析和計算,對于在警戒值以外的電池包報警,對超過保護值的電池包通過級電器實行保護操作。
三、電池管理系統(tǒng)的功能
1.?????? 將系統(tǒng)按照示意圖分別接到負載端,井下交流電源端和集中控制端口。
2.?????? 當電池管理系統(tǒng)監(jiān)測到電池組系統(tǒng)電壓或單節(jié)電池電壓低于設定的值,系統(tǒng)開始進入充電模式,在充電過程中電池管理系統(tǒng)會監(jiān)控電池單電壓、充電電流、電池的溫度,但發(fā)現(xiàn)異常時先發(fā)出警告性報警,然后會切斷充電回路,停止充電,但電池管理系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電池之間不均衡會自動啟動均衡裝置,保證每節(jié)電池都會充滿。
3.?????? 當接到放電指令后,電池組開始向負載放電,直到電池組內單節(jié)電芯到達放電截止條件,在放電過程中電池管理系統(tǒng)會對電池的電壓、溫度,放電電流監(jiān)測,一旦發(fā)現(xiàn)異常系統(tǒng)會立即中止放電。I/O模塊通過采集個子系統(tǒng)的信息,計算出電源管理系統(tǒng)的充、放電狀態(tài),充、放電電流,電池組(剩余)容量。
4.?????? 當電池管理系統(tǒng)監(jiān)測到單節(jié)電池溫度低于或者高于電池組工作的極限溫度時,啟動保護功能。
5.?????? 當系統(tǒng)既不充電也不放電時,系統(tǒng)進入睡眠模式,系統(tǒng)只需要很小的能量維持芯片的供電。
6.?????? 電池管理系統(tǒng)有自檢功能,當發(fā)現(xiàn)電池管理系統(tǒng)的感知部分、信號采集電路、供電和保護線路異常時,系統(tǒng)也會報警。
7.?????? 電源系統(tǒng)的運行信息和故障信息會通過LED燈指示或通過液晶屏定量地顯示出來。液晶屏顯示的信息會沒兩秒鐘刷新一次。
8.?????? 用戶可使用專用的軟件設置電源系統(tǒng)的工作條件、報警條件和保護條件。
9.?????? 電池管理系統(tǒng)具備輸出短路保護功能和電池信息采集線開路功能。
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