一、項(xiàng)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。可供井下在災(zāi)變時期井下人員避險(xiǎn)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(xiǎn)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(shè)施、通信設(shè)備、環(huán)境氣體監(jiān)測設(shè)備等。為了保證救生艙內(nèi)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(diào)系統(tǒng)。該裝置系統(tǒng)屬于逃生避難的一種先進(jìn)的高新技術(shù)裝備。該救生艙主要應(yīng)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(jì)劃"礦井重大應(yīng)急救援關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)"項(xiàng)目，（2006年國家科技部 批準(zhǔn)主項(xiàng)，項(xiàng)目編號：2006BAK25B00-4K），是一項(xiàng)關(guān)于礦業(yè)生產(chǎn)安全的重點(diǎn)國家項(xiàng)目，也是一項(xiàng)"人命關(guān)天"的民生項(xiàng)目，該項(xiàng)目系統(tǒng)龐 大，配套復(fù)雜，要求安全性、可靠性、功能性、適用性和可操作性標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)器件，通過針對煤礦救生艙電源領(lǐng)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(dú)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(shè)置修改參數(shù)，采取上位機(jī)軟件直接編輯模式（系統(tǒng)調(diào)試大都在井上進(jìn)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。

 

 

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(jié)構(gòu)連接，以24路的集中式BMS作為主機(jī)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(jī)（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(jī)。主機(jī)對所有采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，對于在警戒值以外的電池包報(bào)警，對超過保護(hù)值的電池包通過級電器實(shí)行保護(hù)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(fù)載端，井下交流電源端和集中控制端口。

2.       當(dāng)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(shè)定的值，系統(tǒng)開始進(jìn)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(bào)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(dāng)接到放電指令后，電池組開始向負(fù)載放電，直到電池組內(nèi)單節(jié)電芯到達(dá)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(jì)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(dāng)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(hù)功能。

5.       當(dāng)系統(tǒng)既不充電也不放電時，系統(tǒng)進(jìn)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(dāng)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(hù)線路異常時，系統(tǒng)也會報(bào)警。

7.       電源系統(tǒng)的運(yùn)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(shè)置電源系統(tǒng)的工作條件、報(bào)警條件和保護(hù)條件。

9.       電池管理系統(tǒng)具備輸出短路保護(hù)功能和電池信息采集線開路功能。

 

 

 

圖表3 BMS功能列表

三、系統(tǒng)特點(diǎn)

1)       全方位顯示救生艙各功能區(qū)電源狀態(tài)。

2)       全面滿足各功能區(qū)電能消耗

3)       全電源系統(tǒng)實(shí)施本安保護(hù)

4)       全系統(tǒng)電器元件實(shí)施"雙八五"檢測

5)       全系統(tǒng)實(shí)施模塊化組合

6)       全過程實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化管理

 

四、主要技術(shù)參數(shù)

BMS鋰電池管理系統(tǒng)具有監(jiān)視和控制功能，可用于鋰電池組或鉛酸蓄電池組，最多可監(jiān)控24串電池，提供電池組監(jiān)控、SOC估算、充放電保護(hù)、電池組均衡、溫度控制等功能，并提供CAN和RS485兩種通訊方式。

 

 

 

圖表4 BMS工作參數(shù)

 

圖表5 BMS的告警和保護(hù)參數(shù)

說明：以上保護(hù)參數(shù)可現(xiàn)場通過上位機(jī)設(shè)置。

 

 

 

圖表6 BMS的測量精度

五、系統(tǒng)配置

BMS24路集中式

1

PCS

主機(jī)及24路采集功能

2

BMS24路從機(jī)

N

PCS

每個從控盒最多可監(jiān)控24節(jié)電池,.

3

集中式線束

1

套

4

從機(jī)盒線束

N

套

6

分流器300A

1

PCS

根據(jù)使用選擇相應(yīng)的量程

7

溫度傳感器

16（1+N）

PCS

每個電池均需配置