[工學(xué)]機(jī)電傳動(dòng)模塊化設(shè)計(jì)——第5講—機(jī)器人能源子系統(tǒng)-資料下載頁(yè)
2025-02-16 10:40本頁(yè)面
【正文】 計(jì)算用電設(shè)備的最大吸收電流，以使被選用的開(kāi)關(guān)電源具有高的性能價(jià)格比，通常輸出計(jì)算公式為： ? Is=KIf ? 式中： Is—開(kāi)關(guān)電源的額定輸出電流； ? If—用電設(shè)備的最大吸收電流； ? K—裕量系數(shù)，一般取 ～ ； ? 接地 ? 開(kāi)關(guān)電源比線(xiàn)性電源會(huì)產(chǎn)生更多的干擾，對(duì)共模干擾敏感的用電設(shè)備，應(yīng)采取接地和屏蔽措施，按 ICE1000、 EN61000、 FCC等EMC限制，開(kāi)關(guān)電源均采取 EMC電磁兼容措施，因此開(kāi)關(guān)電源一般應(yīng)帶有 EMC電磁兼容濾波器。如利德華福技術(shù)的 HA系列開(kāi)關(guān)電源，將其 FG端子接大地或接用戶(hù)機(jī)殼，方能滿(mǎn)足上述電磁兼容的要求。 直流 直流開(kāi)關(guān)電源 ? 當(dāng)今軟開(kāi)關(guān)技術(shù)使得 DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國(guó)VICOR公司設(shè)計(jì)制造的多種 ECI軟開(kāi)關(guān) DC/DC變換器，其最大輸出功率有 300W、 600W、 800W等，相應(yīng)的功率密度為 (、 17)W/cm3，效率為（ 80～ 90）％。日本 NemicLambda公司最新推出的一種采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的高頻開(kāi)關(guān)電源模塊 RM系列，其開(kāi)關(guān)頻率為（ 200～ 300)kHz，功率密度已達(dá)到 27W/cm3，采用同步整流器（ MOS FET代替肖特基二極管），使整個(gè)電路效率提高到 90％。 下圖是一種典型的 DCDC模塊電源。 動(dòng)手指南 DCDC種類(lèi)非常繁多，無(wú)法一一列舉。高可靠性、比較著名的幾個(gè)品牌包括： DensiLamba,VICOR, Erricsion,ATamp。T,朝陽(yáng)電源，等等。 動(dòng)力電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 動(dòng)力電池 (選型、實(shí)驗(yàn) ) SPC3UUV機(jī)器魚(yú)動(dòng)力電源管理 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要完成： 硬件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì) 動(dòng)力電源管理系統(tǒng) —?jiǎng)恿﹄姵? ?鎳氫電池 ?電池為 48V ?形式為一個(gè)大電池 ?2022年北戴河海上實(shí)驗(yàn)航行 23小時(shí) ?SPC3UUV最佳拍動(dòng)頻率（ ）下功耗為 96W,速度 ?60公里需要 ?電源系統(tǒng)是否能給機(jī)器魚(yú)提供充足可靠的動(dòng)力是長(zhǎng)航時(shí)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵 動(dòng)力電源管理系統(tǒng) —?jiǎng)恿﹄姵? ?3Hz拍動(dòng)頻率下，對(duì)機(jī)器魚(yú)拍動(dòng)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)器加載的電流進(jìn)行測(cè)量。周期 350ms,峰值 12A。 動(dòng)力電源管理系統(tǒng) —?jiǎng)恿﹄姵? 主要參數(shù) 鎳氫電池 鋰離子電池 鋰聚合物電池 工作電壓 質(zhì)量比能 (W h/Kg) 65 105140 120160 體積比能 (W h/L ) 200 300 500 自放電率 (%M ) 3035 69 20 放電能力 3C 2C 10C 動(dòng)力電源管理系統(tǒng) —?jiǎng)恿﹄姵? ?電池參數(shù)（長(zhǎng)： 106mm,寬： 66mm,高： 42mm） ?電池所能釋放的能量為（ 7275） ,在實(shí)際使用中以這個(gè)參數(shù)為參考。 ?安全放電壓電區(qū)間（ ） 動(dòng)力電源管理系統(tǒng) —?jiǎng)恿﹄姵? ?SPC3UUV加載了 26塊電池，能夠在 時(shí)，航程能夠達(dá)到 70km。 ?單塊電池航程 頻率特性曲線(xiàn) ?單塊電池時(shí)間 頻率特性曲線(xiàn) 動(dòng)力電源管理系統(tǒng) —電池管理系統(tǒng) ?側(cè)視圖 ?俯視圖 ?上位機(jī)控制電池切換 ?電池電壓監(jiān)測(cè) 動(dòng)力電源管理系統(tǒng) —電池管理系統(tǒng) A T m e g a 1 2 8( A V R )B Q 2 6 5 0 0( 充 放 檢 測(cè) 芯片 )H D Q串 行接 口電 池電 量6 N 1 3 9( 光 電 隔 離 )UART上位機(jī)通訊G 4 F 1 1 1 2 3 T( 功 率 繼 電 器 )充 放 電 檢 測(cè) 單 元電 池 選 擇 控 制 單 元上 位 機(jī)I/O微 處 理 器 單 元?電池的自動(dòng)切換 動(dòng)力電源管理系統(tǒng) —電池管理系統(tǒng) ?系統(tǒng)功能：具有通訊、充放電檢測(cè)、電池切換功能。 ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：采用主板和從板分開(kāi)的設(shè)計(jì)架構(gòu)。 ?便于安裝：魚(yú)體密閉，內(nèi)部空間小，功能都集中在一個(gè)電路板上無(wú)論從長(zhǎng)度和寬度都超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)。 ?便于管理：主控板主要與魚(yú)體上其他電器連接，從控制板主要與動(dòng)力電池連接，有助于電池集中管理。 動(dòng)力電源管理系統(tǒng) —電池管理系統(tǒng) ?系統(tǒng)軟件：采用模塊化設(shè)計(jì)，由主程序與一些功能單元組成。 程 序 入 口系 統(tǒng) 初 始 化充 /放 電 管 理 模 塊 電 池 選 擇 控 制 模 塊寫(xiě) 入 E E P R O M模 擬 量 計(jì) 算 模 塊通 信 管 理 模 塊讀 E E P R O M?從硬件和軟件 2方面進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)。 ?為了應(yīng)對(duì)系統(tǒng)故障，將 CPU得到的信息存入 EEPROM中。 ?采用“看門(mén)狗”保證系統(tǒng)錯(cuò)誤時(shí)能夠重新啟動(dòng)。 ?在切換模塊硬件電路設(shè)計(jì)中采用光電隔離手段，將數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)隔離。
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