面向动力电池储能系统的气体检测与预警装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种面向动力电池储能系统的气体检测与预警装置，包括降压斩波buck电路、信号采集电路、电压调理电路、中心处理器和蜂鸣器报警电路，降压斩波buck电路与信号采集电路连接，信号采集电路与电压调理电路连接，电压调理电路与中心处理器连接，中心处理器分别与降压斩波buck电路、蜂鸣器报警电路连接。本实用新型专利技术利用降压斩波buck电路调理传感器预热过程，确保传感器稳定进入工作状态；通过阈值比较，与蜂鸣器报警电路配合，能有效预防可能出现的火灾、爆炸等危险。

【技术实现步骤摘要】
面向动力电池储能系统的气体检测与预警装置
本技术涉及锂离子电池
，特别是一种面向动力电池储能系统的气体检测与预警装置。
技术介绍
锂离子电池相对于传统的水溶液二次电池而言，具有质量能量密度最大、循环寿命长、自放电率低和对环境友好等显著优点，是一种很有发展潜力的电池体系。目前已经广泛应用于电动汽车、储能电站、航空航天等多种领域。与水溶液二次电池不同的是，锂离子电池内部电化学反应复杂，过充电、过放电或者温度过高都可能发生不可逆的氧化还原反应，容易产生电池失效，电池失效后不但体现在动力输出性能丧失，严重时还会释放有害气体，有害气体积累后在明火下容易产生燃烧和爆炸。目前，电解液中添加阻燃剂、使用正温度系数电阻、检测易燃气体浓度等是预防电池爆炸的有效措施。电解液中添加阻燃剂是预防电池爆炸的一种方法，由于锂离子电池通常采用的是碳酸脂类有机电解液，很容易产生燃烧等问题，故在电解液中添加一定浓度的阻燃剂，能有效抑制电池燃烧。但是，需要的阻燃剂浓度要随电池性能的不稳定性与差异性无规律调整，且目前报道的阻燃剂往往在高浓度时与电池的碳负极相容性较差，此外，电池一旦发生异常现象，无法进行预防警报。使用正温度系数电阻是预防电池爆炸的一种方法，当电池发生过充或外部短路时，电池回路中将通过大电流，大电流流过正温度系数的电阻，导致电阻发热，阻值升高，从而降低流过电池的电流，有效预防电池因过电流导致的安全事故。但是，该方法的缺点是对于大型储能电站，所需的电阻性能要好，故而成本较高。且一旦正温度系数电阻失效，无预防警报装置，电池将发生安全事故。检测密闭空间内有害气体浓度，是目前公认的有效预防电池爆燃等安全事故的方案之一。但是现有的气体检测与预警装置存在无法确保传感器稳定进入工作状态，检测有害气体种类针对性不强等问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种实用性高、低成本的面向动力电池储能系统的气体检测与预警装置。实现本技术目的的技术解决方案为：一种面向动力电池储能系统的气体检测与预警装置，包括降压斩波buck电路、信号采集电路、电压调理电路、中心处理器、蜂鸣器报警电路，降压斩波buck电路与信号采集电路连接，信号采集电路与电压调理电路连接，电压调理电路与中心处理器连接，中心处理器分别与降压斩波buck电路、蜂鸣器报警电路连接；所述降压斩波buck电路包括IR2110驱动芯片、第一电容、第二电容、第三电容和第一发光二极管；第一电容的一端与第一发光二极管正极连接，另一端接地；第二电容的一端接电源5V正极，另一端接地；第三电容的一端接IR2110芯片引脚5，另一端与第一发光二极管负极连接；IR2110芯片的引脚3、引脚9接5V电源正极，引脚2、11、12、13接地，引脚6与第一发光二极管负极连接，引脚10连接单片机IO口，引脚5、7与信号采集电路电源端连接。与现有技术相比，本技术的有益效果为：(1)气体检测与预警装置利用IR2110驱动的buck斩波电路，调理传感器预热过程，确保传感器稳定进入工作状态；(2)利用LM358P双运算放大器和加减法电路原理，设计电压调理电路；(3)通过阈值比较，与蜂鸣器报警电路配合，能有效预防可能出现的火灾、爆炸等危险。附图说明图1为本技术电气连接图。图2为降压斩波buck电路图。图3为信号采集电路原理图。图4为加减法电路原理图。图5为电压调理电路原理图。图6为主控CPU电路原理图。图7为电源电路原理图。图8为蜂鸣器报警电路原理图。图9为中断服务函数流程框图。图10为主程序流程框图。具体实施方式如图1所示，一种面向动力电池储能系统的气体检测与预警装置，包括降压斩波buck电路、信号采集电路、电压调理电路、中心处理器、蜂鸣器报警电路，降压斩波buck电路与信号采集电路连接，信号采集电路与电压调理电路连接，电压调理电路与中心处理器连接，中心处理器分别与降压斩波buck电路、蜂鸣器报警电路连接；通过气敏传感器对电池系统的气体种类及浓度检测，若超过安全浓度，触发报警装置。本技术的动力电池储能系统为锂离子电池，针对的异常工作状态为过充电和过放电状态。所述降压斩波buck电路包括IR2110驱动芯片U5、第一电容C2、第二电容C3、第三电容C4和第一发光二极管D1；第一电容C2一端与第一发光二极管D1正极连接，另一端接地；第二电容C3一端接电源5V正极，另一端接地；第三电容C4一端接IR2110芯片引脚5，另一端与第一发光二极管D1负极连接；IR2110芯片U5引脚3、引脚9接5V电源正极，引脚2、11、12、13接地，引脚6与第一发光二极管D1负极连接，引脚10连接单片机IO口，引脚5、7与信号采集电路电源端连接。所述信号采集电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻Rp、第四电容C1、第一运算放大器U1A、第二发光二极管LED和气敏传感器QM-N10；第一电阻R1一端与气敏传感器QM-N10的引脚5连接，另一端接地；第二电阻R2一端与气敏传感器QM-N10的引脚4连接，另一端接地；第三电阻R3一端接电源5V正极，另一端接第二发光二极管LED正极；第四电阻Rp一端与第一运算放大器U1A的引脚3连接，一端接电源5V正极，另一端接地；第四电容C1一端与第二发光二极管LED阴极连接，另一端接地；第一运算放大器U1A引脚1与第四电容C1的一端相连，引脚2与第二电阻R2相连，引脚3与第四电阻Rp相连，引脚8接电源5V正极，引脚4接地；气敏传感器QM-N10引脚1～3接电源5V正极，引脚4、6与第二电阻R2的一端相连，引脚5与第一电阻R1的一端相连；第二电阻R2与第一运算放大器U1A引脚2的连接端为信号采集电路的输出端。所述电压调理电路包括第五电阻R6、第六电阻R7、第七电阻R8、第八电阻R9、第二运算放大器U2A、第三运算放大器U2B；第五电阻R6为5.45KΩ，一端与第二运算放大器U2A的引脚3连接，另一端与信号采集电路的输出端连接；第六电阻R7为3.570KΩ，两端分别与第二运算放大器U2A的引脚1、2连接；第七电阻R8为5.45KΩ，一端与第二运算放大器U2A的引脚2连接，另一端接地；第八电阻R9为3.569KΩ，一端与第二运算放大器U2A的引脚3连接，另一端接地；第二运算放大器U2A型号为LM358P，引脚1与第三运算放大器U2B引脚5相连，引脚4接地，引脚8与电源12V正极连接；第三运算放大器U2B型号为LM358P，引脚6与引脚7相连，连接端口为电压调理电路输出端，与主控芯片STM32F103C8T6的GPIO口PA1相连。本技术的电压调理电路由LM358双运算放大器，根据运算放大器及减法电路原理设计。所述中心处理器包括主控CPU和电源电路，主控CPU为STM32F103C8T6芯片。电源电路包括第九电阻R19、第五电容C14、第六电容C15、第七电容C16、第八电容C17、第九电容C18、第十电容C19本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向动力电池储能系统的气体检测与预警装置，其特征是，包括降压斩波buck电路、信号采集电路、电压调理电路、中心处理器和蜂鸣器报警电路，降压斩波buck电路与信号采集电路连接，信号采集电路与电压调理电路连接，电压调理电路与中心处理器连接，中心处理器分别与降压斩波buck电路、蜂鸣器报警电路连接；所述降压斩波buck电路包括IR2110驱动芯片(U5)、第一电容(C2)、第二电容(C3)、第三电容(C4)和第一发光二极管(D1)；第一电容(C2)一端与第一发光二极管(D1)正极连接，另一端接地；第二电容(C3)一端接电源5V正极，另一端接地；第三电容(C4)一端接IR2110芯片引脚5，另一端与第一发光二极管(D1)负极连接；IR2110芯片(U5)引脚3、引脚9接5V电源正极，引脚2、11、12、13接地，引脚6与第一发光二极管(D1)负极连接，引脚10连接单片机IO口，引脚5、7与信号采集电路电源端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向动力电池储能系统的气体检测与预警装置，其特征是，包括降压斩波buck电路、信号采集电路、电压调理电路、中心处理器和蜂鸣器报警电路，降压斩波buck电路与信号采集电路连接，信号采集电路与电压调理电路连接，电压调理电路与中心处理器连接，中心处理器分别与降压斩波buck电路、蜂鸣器报警电路连接；所述降压斩波buck电路包括IR2110驱动芯片(U5)、第一电容(C2)、第二电容(C3)、第三电容(C4)和第一发光二极管(D1)；第一电容(C2)一端与第一发光二极管(D1)正极连接，另一端接地；第二电容(C3)一端接电源5V正极，另一端接地；第三电容(C4)一端接IR2110芯片引脚5，另一端与第一发光二极管(D1)负极连接；IR2110芯片(U5)引脚3、引脚9接5V电源正极，引脚2、11、12、13接地，引脚6与第一发光二极管(D1)负极连接，引脚10连接单片机IO口，引脚5、7与信号采集电路电源端连接。


2.根据权利要求1所述的面向动力电池储能系统的气体检测与预警装置，其特征在于，所述信号采集电路包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(Rp)、第四电容(C1)、第一运算放大器(U1A)、第二发光二极管(LED)和气敏传感器(QM-N10)；第一电阻(R1)一端与气敏传感器(QM-N10)的引脚5连接，另一端接地；第二电阻(R2)一端与气敏传感器(QM-N10)的引脚4连接，另一端接地；第三电阻(R3)一端接电源5V正极，另一端接第二发光二极管(LED)正极；第四电阻(Rp)一端与第一运算放大器(U1A)的引脚3连接，一端接电源5V正极，另一端接地；第四电容(C1)一端与第二发光二极管(LED)阴极连接，另一端接地；第一运算放大器(U1A)引脚1与第四电容(C1)的一端相连，引脚2与第二电阻(R2)相连，引脚3与第四电阻(Rp)相连，引脚8接电源5V正极，引脚4接地；气敏传感器(QM-N10)引脚1～3接电源5V正极，引脚4、6与第二电阻(R2)的一端相连，引脚5与第一电阻(R1)的一端相连；第二电阻(R2)与第一运算放大器(U1A)引脚2的连接端为信号采集电路的输出端。


3.根据权利要求1所述的面向动力电池储能系统的气体检测与预警装置，其特征在于，所述电压调理电路包括第五电阻(R6)、第六电阻(R7)、第七电阻(R8)、第八电阻(R9)、第二运算放大器(U...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴敏，闫蕙馨，赵雨微，孙金磊，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32