锂电池过充过放保护电路申报书.doc

“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 R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。8其他参赛事宜请向本单位竞赛组织协调机构咨询。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）。 2本表中的学籍管理部门签章视为对申报者情况的确认。姓 名张旭丰性别男出生年月1990-11申报者情况单位全称山东科技大学专 业电气工程及其自动化现学历本科年级2010-5学制 4 年入学时间2010-9作品全称锂电池过充过放保护仪毕业论文题目暂无班级2010级5班联系电作者情况姓 名性别年龄学历所在单位无无无无无资 格 认定校区（学院）学籍管理部门意见是否为2013年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的我校在校学生（含专科生、本科生和研究生）。 R是 否若是，其学号为：201001100536 （签章） 年 月 日校区（学院）负责人或导师意见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果R是 否 负责人签名： 年 月 日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。作品全称锂电池过冲过放保护电路作品分类（ A ）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标1. 设计发明目的和基本思路：未来小型可充电电池的市场发展趋势是：锂离子电池将成为各类便携式电子器材的首选电源；但是锂电池长期使用充电量会减小，大部分是由于人们在使用锂电池时过充过放电导致其使用寿命大大缩短，所以研究锂电池过冲过放保护电路的意义很大。通过继电器、光电耦合器等器件的配合来达到锂电池过冲过放保护的目的。2.创新点锂电池过充过放保护仪中有三个端口，分别是电池接入端口、充电端口、电源输出端口。锂电池使用时通过电池接入端口接入保护电路中，通过电源输出端口给负载供电，同时还设计有一个充电端口，充电器通过该端口接入给锂电池充电。电源开关闭合时，电容C1开始充电，三极管Q1的基极得到一个瞬间低电平，三极管导通，同时光电耦合器U1导通。U3 选用的是一个常闭型继电器，继电器2、5脚未导通时，3脚的簧片和1脚闭合；当继电器的2、5脚导通时，3脚的簧片和6脚闭合。光电耦合器导通瞬间，其4脚通过继电器U3的常闭触点以及自身的5、6脚与地线形成回路，实现自锁持续导通。达到锂电池过充过放保护的目的。3. 技术关键和主要技术指标：用此锂电池过充过放保护仪对锂电池充电以及对负载供电，可以使锂电池使用寿命大大延长，同时可以有效的节省能耗，具有体积小、节省功耗的优点。总体电路图：测试结果及分析： 经试验仿真数据可知能达到锂电池过充过放的保护作用作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比，该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）1. 科学性先进性:（1）此锂电池过充过放保护仪能实现达到充电最高的合适电压自动断开充电，放电到一定电压自动断开放电电路，对锂电池起到很好的保护作用。能量密度高、使用寿命长、自放电率低、无记忆效应、容量大、体积小、重量轻等。（2）降低其上的功耗，采用三极管为外部负载供电，这样就避免了电路功耗随外部电流增大而增大。此处使用两个三极管主要是考虑到当外部功耗较大时使用一个三极管发热会比较严重，使用两个三极管可以彼此分流，降低发热量。（3）当电池的电压下降时，反向输入端的电压值也随之下降，当该电压值低于同向输入端的电压值时，电压比较器开始输出高电平，控制三极管Q4导通，与此同时，继电器U3导通，常闭触点变为常开触点，光电耦合器的自锁持续导通接触，对外输出断开。由于电容C1一直保持充电完成状态，因此PNP型三极管Q1一直处于截止状态，光电耦合器U1断开后不会再次闭合，对锂电池起到了过放电保护作用。电路一旦断开后必须断开电源开关重新对电池充电或者更换电量充足的电池重新闭合电源开关才可再次对外部负载供电，否则电路不会自动上电对外部负载供电。(4) 充电端口处设计一电流表，可以实时显示充电电流的大小。实验数据显示，充电之初充电电流比较大，12V的锂电池可能会达到500mA左右，随着充电时间增加，充电电流逐渐变小，最终趋于一个较小的稳定值。通过观察电流表的电流值，使用者也可以很好的判断电池是否被充满，这也将看不见摸不着的电流以数据的方式呈现出来，更加直观明确。2 参考文献：1闫石,数字电子技术基础.北京：高等教育出版社，1998.62谭博学.集成电路原理及应用（第2版.电子工业出版社3 苗汇静.集成原理与应用M.北京：机械工业出版社，20084胡绍杰.锂离子电池工业的发展与展望 20035康华光，电子技术基础部分.北京：高等教育出版社，20056赵胜，CMOS集成电路设计与分析.电子与封装，2004.67苗汇静.集成原理与应用M.北京：机械工业出版社，2008作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果未参与过评审、鉴定、评比、展示等活动。作品所处阶段（ C ）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段D （自填）技术转让方式作品可展示的形式 R实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示R图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品适用范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测1. 技术特点和优势（1）充放电到一定的电压都可实现自动断电实现对锂电池的保护作用；（2）人机交互性强，便于人们给手机电池相机电池的充电；（3）整机功耗极低，性价比较高；（4）方便实用、小巧、经济实惠、可随身携带。因此，在生活中可以广泛的为大众所接受与使用（5）实用性强，可规模化、产业化，带来可观经济效益。2. 适用范围：（1）作电池组维修代换品有许多电池组：如笔记本电脑上用的那种，经维修发现，此电池组损坏时仅是个别电池有问题。可以选用合适的单节锂电池进行更换。（2） 制作高亮微型电筒笔者曾用单节3.6V1.6AH锂电池配合一个白色超高亮度发光管做成一只微型电筒，使用方便，小巧美观。而且由于电池容量大，平均每晚使用半小时，至今已用两个多月仍无需充电。电路如图四所示。2. 市场分析和经济效益预测：（1）锂电池过充过放保护仪可集成在手机数码相机等电子产品里，操作简单，方便使用者在很多场合简单轻易的使用，对操作人员不需要高的级数背景及水平要求，延长锂电池的使用寿命、低功耗能进一步保证产业化的实现。（2）该锂电池过充过放保护仪的适用范围将有利于拓展潜在市场。可以扩展到各个行业领域、实验室作为常规工具使用，为人们带来便利，增进经济效益。专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 R未提出专利申请科研管理部门签章（签章） 年 月 日C当前国内外同类课题研究水平概述说明：1申报者可根据作品类别和情况填写。 2填写此栏有助于评审。（1）采用恒定电压给电池充电。输入直流电压高于所充电池电压3伏即可。R1、Q1、W1、TL431组成精密可调稳压电路，Q2、W2、R2构成可调恒流电路，Q3、R3、R4、R5、LED为充电指示电路。随着被充电池电压的上升，充电电流将逐渐减小，待电池充满后R4上的压降将降低，从而使Q3截止， LED将熄灭，为保证电池能够充足，请在指示灯熄灭后继续充12小时。使用时请给Q2、Q3装上合适的散热器。本电路的优点是：制作简单，元器件易购，充电安全，显示直观，并且不会损坏电池通过改变W1可以对多节串联锂电池充电，改变W可以对充电电流进行大范围调节。缺点是：无过放电控制电路。图三是该充电板的印制板图（从元件面看的透视图）。（2）该电路主要由锂电池保护专用集成电路。充、放电控制（内含两只沟道）等部分组成，单体锂电池接在和之间，电池组从和输出电压。充电时，充电器输出电压接在和之间，电流从到单体电池的和，再经过充电控制到。在充电过程中，当单体电池的电压超过时，专用集成电路的脚输出信号使充电控制关断，锂电池立即停止充电，从而防止锂电池因过充电而损坏。放电过程中，当单体电池的电压降到时，的脚输出信号使放电控制关断，锂电池立即停止放电，从而防止锂电池因过放电而损坏，的脚为电流检测脚，输出短路时，充放电控制的导通压降剧增，脚电压迅速升高，输出信号使充放电控制迅速关断，从而实现过电流或短路保护。（3）两节锂电池的充放电保护电路如图一所示。由两个场效应管和专用保护集成块S-8232组成，过充电控制管FET2和过放电控制管FET1串联于电路，由保护IC监视电池电压并进行控制，当电池电压上升至4.2V时，过充电保护管FET1截止，停止充电。为防止误动作，一般在外电路加有延时电容。当电池处于放电状态下，电池电压降至2.55V时，过放电控制管FET1截止，停止向负载供电。过电流保护是在当负载上有较大电流流过时，控制FET1使其截止，停止向负载放电，目的是为了保护电池和场效应管。过电流检测是利用场效应管的导通电阻作为检测电阻，监视它的电压降，当电压降超过设定值时就停止放电。在电路中一般还加有延时电路，以区分浪涌电流和短路电流。D推荐者情况及对作品的说明说明：1由推荐者本人填写。2推荐者须具有高级专业技术职称，并与申报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体）推荐亦可。 3推荐者填写此部分，即视为同意推荐。 4推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓 名性别年龄 职称工作单位通讯地址邮政编码单位电话住宅电话推荐者所在单位签章（签章） 年 月 日请对申报者申报情况真实性做出阐述请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景做出您的评价其它说明推荐者情况姓 名性别年龄职称工作单位通讯地址邮编单位电话住宅电话推荐者所在单位签章（签章） 年 月 日请对申报