24v矿用锂电池电源模块申报材料

今年以来我们在上级党组织的领导和区精神文明办的关心支持指导下坚持以邓小平理论和三个代表重要思想为指导认真落实科学发展观24v矿用锂电池电源模块申报材料篇一：24V矿用锂电池电源模块申报材料篇一：锂电池过充过放保护电路申报书“挑战杯”科大科技山东科技大学第七届学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 序号：编码：“挑战杯”科大科技山东科技大学第七届学生课外学术科技作品竞赛作品申报书作品名称：锂电池过充过放保护仪学校全称： 山东科技大学申报者姓名（集体名称）: 张旭丰类别：自然科学类学术论文哲学社会科学类社会调查报告和学术论文科技发明制作a类?科技发明制作b类报送方式：省级报送作品高校直送作品说 明1申报者应认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写a1或a2表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写b1、b2或b3表。所有申报者可根据情况填写c表。3表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4序号、编码由“挑战杯”科大科技山东科技大学第七届学生课外学术科技作品竞赛组委会填写。5学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文版），请以四号楷体打印在a4纸上，附于申报书后，字数在8000字左右（文章版面尺寸14.522cm）。7作品申报书须按要求由校区（学院）竞赛组织协调机构统一报送。9报送地址： “挑战杯”科大科技山东科技大学第七届学生课外学术科技作品竞赛组委会办公室（青岛校区大学生活动中心214室）。联 系 人：苏超联系电话：86057831（办公手机）a1申报者情况（个人项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写，申报者情况栏内必须填写个人作品的第一作者（承担申报作品60%以上的工作者）。b3申报作品情况（科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写。2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认。3本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据。 原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书。4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。篇二：电源模块设计分析与方略电源模块设计分析与方略电源模块是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器 (参看图1)，其特点是可为专用集成电路（asic）、数字信号处理器 (dsp)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列 (fpga) 及其他数字或模拟负载提供供电。一般来说，这类模块称为负载点 (pol) 电源供应系统或使用点电源供应系统 (pups)。由于模块式结构的优点甚多，因此高性能电信、网络联系及数据通信等系统都广泛采用各种模块。虽然采用模块有很多优点，但工程师设计电源模块以至大部分板上直流/直流转换器时，往往忽略可靠性及测量方面的问题。本文将深入探讨这些问题，并分别提出相关的解决方案。图1，电源供应器采用电源模块的优点目前不同的供应商在市场上推出多种不同的电源模块，而不同产品的输入电压、输出功率、功能及拓扑结构等都各不相同。采用电源模块可以节省开发时间，使产品可以更快推出市场，因此电源模块比集成式的解决方案优胜。电源模块还有以下多个优点： 每一模块可以分别加以严格测试，以确保其高度可靠，其中包括通电 测试，以便剔除不合规格的产品。相较之下，集成式的解决方案便较难测试，因为整个供电系统与电路上的其他功能系统紧密联系一起。 不同的供应商可以按照现有的技术标准设计同一大小的模块，为设计电源供应器的工程师提供多种不同的选择。 每一模块的设计及测试都按照标准性能的规定进行，有助减少采用新技术所承受的风险。 若采用集成式的解决方案，一旦电源供应系统出现问题，便需要将整块主机板更换；若采用模块式的设计，只要将问题模块更换便可，这样有助节省成本及开发时间。容易被忽略的电源模块设计问题虽然采用模块式的设计有以上的多个优点，但模块式设计以至板上直流/直流转换器设计也有本身的问题，很多人对这些问题认识不足，或不给予足够的重视。以下是其中的部分问题： 输出噪音的测量； 磁力系统的设计； 同步降压转换器的击穿现象； 印刷电路板的可靠性。这些问题会将在下文中一一加以讨论，同时还会(本文来自：wwW.xIAocAofaNwE 小 草范 文 网:24v矿用锂电池电源模块申报材料)介绍多种可解决这些问题的简单技术。 输出噪音的测量技术所有采用开关模式的电源供应器都会输出噪音。开关频率越高，便越需要采用正确的测量技术，以确保所量度的数据准确可靠。量度输出噪音及其他重要数据时，可以采用图2所示的 tektronix 探针探头 (一般称为冷喷嘴探头)，以确保测量数字准确可靠，而且符合预测。这种测量技术也确保接地环路可减至最小。图2，测量输出噪音数字进行测量时我们也要将测量仪表可能会出现传播延迟这个因素计算在内。大部分电流探头的传播延迟都大于电压探头。因此必须同时显示电压及电流波形的测量便无法确保测量数字的准确度，除非利用人手将不同的延迟加以均衡。电流探头也会将电感输入电路之内。典型的电流探头会输入 600nh 的电感。对于高频的电路设计来说，由于电路可承受的电感不能超过1mh，因此，经由探头输入的电感会影响 di/dt 电流测量的准确性，甚至令测量数字出现很大的误差。若电感器已饱和，则可采用另一更为准确的方法测量电流量，例如，我们可以测量与电感器串行一起的小型分路电阻的电压。 磁学的设计磁心是否可靠是另一个经常被人忽略的问题。大部分输出电感器都采用铁粉磁心，因为铁粉是成本最低的物料。铁粉磁心的成份之中大约有 95% 属纯铁粒，而这些铁粉粒利用有机胶合剂粘合一起。这些胶合剂也将每一铁粉粒分隔，使磁心内外满布透气空间。铁粉是构成磁心的原材料，但铁粉含有小量的杂质如锰及铬，而这些杂质会影响磁心的可靠性，影响程度视乎所含杂质的数量。我们可以利用光谱电子显微镜 (sem) 仔细查看磁心的截面，以便确定杂质的相对分布情况。磁心是否可靠，关键在于材料是否可以预测以及其供应是否稳定可靠。 若铁粉磁心长期处于高温环境之中，磁心损耗可能会增加，而且损耗一旦增多，便永远无法复原，因为有机胶合剂出现份子分解，令涡流损耗增加。这种现象可称为热老化，最后可能会引致磁心出现热失控。磁心损耗的大小受交流电通量密度、操作频率、磁心大小及物料类别等多个不同因素影响。以高频操作为例来说，大部分损耗属涡流损耗。若以低频操作，磁滞损耗反而是最大的损耗。 涡流损耗会令磁心受热，以致效率也会受影响而下跌。产生涡流损耗的原因是以铁磁物质造成的物体受不同时间的不同磁通影响令物体内产生循环不息的电流。我们只要选用一片片的铁磁薄片而非实心铁磁作为磁心的物料，便可减低涡流损耗。例如，以磁带绕成的 metglas 便是这样的一种磁心。其他的铁磁产品供应商如 magnetics 也生产以磁带绕成的磁心。 micrometals 等磁心产品供应商特别为设计磁性产品的工程师提供有关磁心受热老化的最新资料及计算方式。采用无机胶合剂的铁粉磁心不会有受热老化的情况出现。市场上已有这类磁心出售，micrometals 的 200c 系列磁心便属于这类产品。同步降压转换器的击穿现象负载点电源供应系统 (pol) 或使用点电源供应系统 (pups) 等供电系统都广泛采用同步降压转换器 (图3)。这种同步降压转换器采用高端及低端的 mosfet 取代传统降压转换器的箝位二极管，以便降低负载电流的损耗。图3，同步降压转换器工程师设计降压转换器时经常忽视“击穿”的问题。每当高端及低端 mosfet 同时全面或局部启动时，便会出现“击穿”的现象，使输入电压可以将电流直接输送到接地。击穿现象会导致电流在开关的一瞬间出现尖峰，令转换器无法发挥其最高的效率。我们不可采用电流探头测量击穿的情况，因为探头的电感会严重干扰电路的操作。我们可以检查两个场效应晶体管 (fet) 的门极/源极电压，看看是否有尖峰出现。这是另一个检测击穿现象的方法。(上层 mosfet 的门极/源极电压可以利用差分方式加以监测。)我们可以利用以下的方法减少击穿现象的出现。采用设有“固定死区时间”的控制器芯片是其中一个可行的办法。这种控制器芯片可以确保上层 mosfet 关闭之后会出现一段延迟时间，才让下层 mosfet 重新启动。这个方法较为简单，但真正实行时则要很小心。若死区时间太短，可能无法阻止击穿现象的出现。若死区时间太长，电导损耗便会增加，因为底层场效应晶体管内置的二极管在整段死区时间内一直在启动。由于这个二极管会在死区时间内导电，因此采用这个方法的系统效率便取决于底层 mosfet 的内置二极管的特性。另一个减少击穿的方法是采用设有“自适应死区时间”的控制器芯片。这个方法的优点是可以不断监测上层 mosfet 的门极/源极电压，以便确定何时才启动底层 mosfet。高端 mosfet 启动时，会通过电感感应令低端 mosfet 的门极出现 dv/dt 尖峰，以致推高门极电压 (图4)。若门极/源极电压高至足以将之启动，击穿现象便会出现。图4，出现在低端mosfet的dv/dt感生电平振幅自适应死区时间控制器负责在外面监测 mosfet 的门极电压。因此，任何新加的外置门极电阻会分去控制器内置下拉电阻的部分电压，以致门极电压实际上会比控制器监控的电压高。 预测性门极驱动是另一个可行的方案，办法是利用数字反馈电路检测内置二极管的导电情况以及调节死区时间延迟，以便将内置二极管的导电减至最少，确保系统可以发挥最高的效率。若采用这个方法，控制器芯片需要添加更多引脚，以致芯片及电源模块的成本会增加。 有一点需要注意，即使采用预测性门极驱动，也无法保证场效应晶体管不会因为 dv/dt 的电感感应而启动。延迟高端 mosfet 的启动也有助减少击穿情况出现。虽然这个方法可以减少或彻底消除击穿现象，但缺点是开关损耗较高，而效率也会下降。我们若选用较好的 mosfet，也有助缩小出现在底层 mosfet 门极的 dv/dt 电感电压振幅。cgs 与 cgd 之间的比率越高，在 mosfet 门极上出现的电感电压便越低。击穿的测试情况经常被人忽略，例如在负载瞬态过程中尤其是每当负载已解除或突然减少时控制器会不断产生窄频脉冲。目前大部分高电流系统都采用多相位设计，利用驱动器芯片驱动 mosfet。但采用驱动器芯片会令击穿问题更为复杂，尤其是当负载处于瞬态过程之中。例如，窄频驱动脉冲的干扰，再加上驱动器出现传播延迟，都会导致击穿情况的出现。 大部分驱动器芯片生产商都特别规定控制器的脉冲宽度必须不可低于某一最低的要求，若低于这个最低要求，便不会有脉冲输入 mosfet 的门极。此外，生产商也为驱动器芯片另外加设可设定死区时间 (trt) 的功能，以增强自适应转换定时的准确性。办法是在可设定死区时间引脚与接地之间加设一个可用以设定死区时间的电阻，以确定高低端转换过程中的死区时间。这个死区时间设定功能加上传播延迟可将处于转换过程中的互补性 mosfet 关闭，以免同步降压转换器出现击穿情况。可靠性任何模块都必须在早期阶段通过严格的测试，以确保设计完善可靠，以免在生产过程中的最后阶段才出现意想不到的问题。有关模块必须可以在客户的系统之中进行测试，以确保所有有可能导致系统出现故障的相关因素，例如散热扇故障、散热扇间歇性停顿等问题都能给予充分的考虑。采用分散式结构的工程师都希望所设计的系统可以连续使用很多年而很少或甚至不会出现故障。由于测试数字显示电源模块的 mtbf 高达几百万小时，要达到这个目标并不怎样困难。但经常被人忽略的反而是印刷电路板的可靠性问题。照目前的趋势看，印刷电路板的面积越缩越小，但需要处理的电流量则越来越大，因此电流密度的增加可能会引致隐蔽式或其他通孔无法执行正常功能。印刷电路板有部分隐蔽通孔必须传送大量电流，对于这些隐蔽通孔来说，其周围必须有足够的铜造防护装置为其提供保护，以确保设计更可靠耐用。这种防护装置也可抑制 z 轴的受热膨胀幅度，若非如此，生产过程中以及产品使用时印刷电路板的环境温度一旦有什么变化，隐蔽通孔便会外露。工程师必须参考印刷电路板厂商的专业意见，彻底复检印刷电路板的设计，而印刷电路板厂商可以根据他们的生产能力提供有关印刷电路板设计可靠性的专业意见。 总结我们若要利用电源模块组建可靠的电源供应系统，便必须解决设计可靠性的问题。上文集中讨论几个主要问题，其中包括铁粉磁心的可靠性、磁系统的特性、同步降压转换器的击穿现象以及高电流系统印刷电路板的可靠性等问题。篇三：矿用防爆电池电池管理方案 矿用磷酸铁锂防爆48v直流电源bms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，（XX年国家科技部 批准主项，项目编号：XXbak25b00-4k），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。三、系统特点1) 全方位显示救生舱各功能区电源状态。 2) 全面满足各功能区电能消耗 3) 全电源系统实施本安保护 4) 全系统电器元件实施双八五检测 5) 全系统实施模块化组合 6) 全过程实施标准化管理四、主要技术参数bms锂电池管理系统具有监视和控制功能，可用于锂电池组或铅酸蓄电池组，最多可监控24串电池，提供电池组监控、soc估算、充放电保护、电池组均衡、温度控制等功能，并提供篇二：对矿用锂离子电池的选型问题的探讨 对矿用锂离子电池的选型问题的探讨 【摘要】介绍锂离子电池的定义、种类，对比了不同种类电池优缺点，以安全仪器仪表产品为例介绍了锂电池现行管理规定的关键点，阐述了矿用锂电池选型上的一些技术要求。 【关键词】煤矿；锂离子电池 1.引言 这几年锂电池技术的不断发展，锂离子电池具有体积小、质量轻等优点，倍受各生产企业、煤矿用户的青睐，但锂离子电池的安全可靠性近年来也一直受到各界关注。锂电池已进入了相关煤矿产品的领域，像矿用电源、矿用手机、矿用音箱等均已有替代原有的镍氢、镍镉电池的趋势。安标国家中心近几年已将锂电池纳入安标管理的范畴，出台相关的锂电池管理规定。这也就给产品开发人员在锂电池的选型上带来了一定的困惑。譬如锂电池种类、容量的限制、锂电池的防爆性能等。本文就以安全仪器仪表类产品锂电池选型为例，和大家讨论相关的管理规定。 如表1所示，通过对比现有的不同类型的电池，锂电池具有电压平台高、能量密度大（重量轻、体积小）、使用寿命长、环保等的优点。但锂电池的安全性差，有发生爆炸的危险，锂电池均需保护线路，防止电池被过充过放电，生产要求条件高，生产成本高。 2.锂电池 2.1 定义及分类 锂电池（Lithium battery）是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。 锂电池可以分成两个大类：一次性不可充电电池和二次充电电池。不可充电电池如锂二氧化锰电池、锂-亚硫酰胺电池。 二次充电电池又可以分为下面根据不同的情况分类。 1）按外型分：方形锂电池（如手机电池）和圆柱形锂电池（如电动工具的18650）； 2）按外包材料分：铝壳锂电池，钢壳锂电池，软包电池； 3）按正极材料分：钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、三元锂（LiNixCoyMnzO2）、磷酸铁锂（LiFePO4）； 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