一、项目基本情况概述

煤矿井下紧急救生舱是一个密封式逃生避难场所。可供井下在灾变时期井下人员避险之用，是一种与外界隔离、提供维持生命的安全环境空间，意在为井下的矿工在逃生不可能的情况下避难，以便让他们脱险或等待救援。该产品能提供避难人员至少96小时所需的氧气、水、食物，以及所需的救生包、卫生设施、通信设备、环境气体监测设备等。为了保证救生舱内人员的健康生存，它具有氧气提供装置、一氧化碳和二氧化碳吸收装置、除湿降温空调系统。该装置系统属于逃生避难的一种先进的高新技术装备。该救生舱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。

矿用避难硐室和矿用可移动救生舱是国家"十一五"科技支撑计划"矿井重大应急救援关键技术研发"项目，（2006年国家科技部 批准主项，项目编号：2006BAK25B00-4K），是一项关于矿业生产安全的重点国家项目，也是一项"人命关天"的民生项目，该项目系统庞 大，配套复杂，要求安全性、可靠性、功能性、适用性和可操作性标准高。

二、电源系统介绍

1.       系统以3.2V/60Ah的磷酸铁锂单体电池为基础器件，通过针对煤矿救生舱电源领域的特殊要求配套开发的BMS模块将16个3.2V/60Ah的电池串联组合成48V/60Ah的电池组。

2.       以带BMS系统的48V/60Ah电池组为子系统，通过同级级联通讯，8并组合成48V/480Ah的电池组。

每个电池组子系统为独立的系统，电池管理系统，显示屏和LED状态指示，组网数据通讯接口，如果需要设置修改参数，采取上位机软件直接编辑模式（系统调试大都在井上进行）。

3.       采用公用的充电模块，用直流继电器控制每个电池箱的充放电，以降低成本和功耗。

 

图表1 防爆电源系统示意图

 

图表2 电池管理系统拓扑图

电池管理系统的布局如图2所示，整个系统采用一种主从式的结构连接，以24路的集中式BMS作为主机和第1个电池包的采集单元，其他每个电池包配置一个24路的从机（采集模块），通过CAN通讯协议将采集的数据传送给主机。主机对所有采集的数据进行分析和计算，对于在警戒值以外的电池包报警，对超过保护值的电池包通过级电器实行保护操作。

三、电池管理系统的功能

1.       将系统按照示意图分别接到负载端，井下交流电源端和集中控制端口。

2.       当电池管理系统监测到电池组系统电压或单节电池电压低于设定的值，系统开始进入充电模式，在充电过程中电池管理系统会监控电池单电压、充电电流、电池的温度，但发现异常时先发出警告性报警，然后会切断充电回路，停止充电，但电池管理系统发现电池之间不均衡会自动启动均衡装置，保证每节电池都会充满。

3.       当接到放电指令后，电池组开始向负载放电，直到电池组内单节电芯到达放电截止条件，在放电过程中电池管理系统会对电池的电压、温度，放电电流监测，一旦发现异常系统会立即中止放电。I/O模块通过采集个子系统的信息，计算出电源管理系统的充、放电状态，充、放电电流，电池组（剩余）容量。

4.       当电池管理系统监测到单节电池温度低于或者高于电池组工作的极限温度时，启动保护功能。

5.       当系统既不充电也不放电时，系统进入睡眠模式，系统只需要很小的能量维持芯片的供电。

6.       电池管理系统有自检功能，当发现电池管理系统的感知部分、信号采集电路、供电和保护线路异常时，系统也会报警。

7.       电源系统的运行信息和故障信息会通过LED灯指示或通过液晶屏定量地显示出来。液晶屏显示的信息会没两秒钟刷新一次。

8.       用户可使用专用的软件设置电源系统的工作条件、报警条件和保护条件。

9.       电池管理系统具备输出短路保护功能和电池信息采集线开路功能。