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矿用磷酸铁锂电池管理系统

描 述:矿用48V/60Ah磷酸铁锂后备电源BMS说明书         名称:郑州宏钜电子科技有限公司地址:郑州市瑞达路96号邮编:450001网址:http://www.hj-dz.com邮箱:hjdz199@163.com     一、项目基本情况概述根据煤炭总公司和安标中心联合颁布的《矿用隔爆(兼本安)型锂离子蓄电池电源(试行稿)》(以下简称《锂电暂行稿》)在接下来几年,我国煤矿设备的蓄电池将以磷酸铁锂电池为主,《锂电暂行稿》对电池和电池管理系统提出严格的

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矿用48V/60Ah磷酸铁锂后备电源BMS说明书

 

 

 

 

 

 

 

 

 

名称:郑州宏钜电子科技有限公司

地址:郑州市瑞达路96号

邮编:450001

网址:http://www.hj-dz.com

邮箱:hjdz199@163.com

 

 

 

 

 

一、项目基本情况概述

根据煤炭总公司和安标中心联合颁布的《矿用隔爆(兼本安)型锂离子蓄电池电源(试行稿)》(以下简称《锂电暂行稿》)在接下来几年,我国煤矿设备的蓄电池将以磷酸铁锂电池为主,《锂电暂行稿》对电池和电池管理系统提出严格的安全技术要求。郑州宏钜电子科技有限公司(以下简称郑州宏钜电子)依靠强大的技术实力和多年研发矿用防爆备用电源的工作经验,开发了矿用磷酸铁锂电池系统。其中各项指标依照《锂电暂行稿》的参数为标志,以便顺利的获得安标认证和防爆认证。该产品主要应用于煤矿井下,同时也可用于非煤矿山、核电站、地铁、地下停车场等场所广泛使用。

矿用锂电池管理系统包括:串联电池组模块、数据采集板、电池管理主控板、显示单元、充电单元、保护报警单元等。管理系统由多个电池管理单元组成,电池管理单元之间采用MAX485/CAN通讯,电池管理单元可对共16路动力电池组进行监测管理,主要包括16路电池组的单体电压、总电压、总电流、温度;并可通过I/O状态设置完成相应的继电器控制,通过CAN总线接口和RS232接口与外部通讯,通过充电接口完成充电检测等等。

 

二、技术指标及电器原理图

单个电池管理系统分层上下2层结构如系统,下层是单体电压、温度采样单元,每个采样板负责8个单体电池。主控板进行信息的采集和处理。

单个48V/60Ah电池管理系统可以根据用户的需要组成任意Ah的系统,子系统既可以之间没有环流并联工作,也可以单独工作,电器原理图如下图。

2、单个管理系统技术指标


序号

项目

标准

备注

1

输入电压

127AC、380AC、660AC


2

输出电压

直流DC48V


交流127AC


3

输出功率

≤4KW


4

环境温度

-20℃~+40℃


5

相对湿度

≤98%(+25


6

单体过充电压

≥3.70V


7

单体过放电压

≤2.9V


8

单体均衡电压

3.625+0.025V


9

充电电流

≤10A


10

过充电流

≥4A


11

过放电流

≥150A


12

短路保护


13

高温保护

≥+50℃


14

尺寸重量

350 x 240 x 140 mm



三、BMS外部接口定义

1、采集板外部接口定义

采样板的功能完成管理8只磷酸铁锂电池的电压采样、温度采样、均衡功能。

1.1、采集单元实物图

1:采集板实物图

1.2、采集单元6针接插件引脚定义

图2:6芯接插件机械结构示意图

表1: 6芯接插件引脚定义


引脚

符号

定义

1

VDD

+12V电源正(输入)

2

VDD

+12V电源正(输入)

3

高压V-

+48V电池地

4

485A

485通信线+

5

485B

485通信线-

6

VSS

+12V电源地(输入)


 

1.3、采集单元12针接插件引脚定义

图3: 12芯接插件机械结构示意图

表2: 12芯接插件引脚定义


引脚

符号

定义

1

VCC

+5V电源正(输出)

2

nDQ

温度采样信号线

3

B7

单体电池7+

4

B5

单体电池5+

5

B3

单体电池3+

6

B1

单体电池1+

7

GND

+5V电源负(输出)

8

B8

单体电池8+

9

B6

单体电池6+

10

B4

单体电池4+

11

B2

单体电池2+

12

B0

高压V-


 

2、电池组连接说明

电池组连接图包含电池组的成组方式、采样板采样线的连接方式、单体电池温度传感器的连接方式。

图4:电池组连接图

 

图5:采样单元采样线的连线图

图6:采样单元温度线的连线图

 

3、温度传感器

3.1、温度传感器简介

温度传感器 DS18B20 的简要实物示意图如图7所示:

图7

注意:

1、DQ 为数字信号输入/输出端;GND 为电源地;VDD 为外接供电电源输入端。三根线不能短路,否则上电会使传感器烧毁。

2、测温电缆线:建议采用屏蔽4 芯双绞线,其中一对线接地线与信号线,另一组接VCC 和地线,屏蔽层在源端单点接地。

3.2、温度传感器的接线示意图,如图8。

图8:温度传感器的接线示意图

4、液晶显示器

4.1、液晶显示器工作界面

系统显示单元为自动切换显示,分别显示单体电池电压、单体电池温度、总体电压、充电电流、放电电流、电池容量、系统状态、系统通信状态。

4.2、液晶显示器20针引脚接口

本系统只利用了1、2、3、14、15、18、19、20引脚。

5、系统主控箱

5.1、系统主控箱实物图

5.2、主控箱出线接口定义

5.2.1、显示屏接口

液晶显示器采用5芯的航空插头。

 


5芯插头引脚

定义

液晶显示器引脚

备注

1

+12V(红色)

18、19、20引脚

液晶显示器电压+

2

GND(黑色)

1、2、3

液晶显示器电压-

3

DTR232(绿色)

15

液晶显示器忙信号

4

TXD232(蓝色)

14

显示器接收引脚

5

NC




注:NC为空闲引脚(以下同)

5.2.2、采集板接口

采集板接口采用4芯的航空插头。采集板接口电缆一端连接到主控箱,另一端连接到采集板的6芯接口上。


4芯插头引脚

定义

备注

1

485A

绿色

2

485B

蓝色

3

GND

黑色

4

+12V

红色


5.2.3、控制接口

控制接口采用6芯的航空插头,包含以下三个部分:

1、 外部交流接触器:控制外部交流接触器吸合、断开。

2、 逆变器:逆变器输出AC127V电压连接到主控板。

3、 外部负载:控制直流48V风扇运行或停止。


6芯插头引脚

定义

备注

1

AC127V_1(红线)

逆变器输出

2

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