[工學(xué)]機電傳動模塊化設(shè)計——第5講—機器人能源子系統(tǒng)-資料下載頁
2025-02-16 10:40本頁面
【正文】 計算用電設(shè)備的最大吸收電流，以使被選用的開關(guān)電源具有高的性能價格比，通常輸出計算公式為： ? Is=KIf ? 式中： Is—開關(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 ? 開關(guān)電源比線性電源會產(chǎn)生更多的干擾，對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，開關(guān)電源均采取 EMC電磁兼容措施，因此開關(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系列開關(guān)電源，將其 FG端子接大地或接用戶機殼，方能滿足上述電磁兼容的要求。 直流 直流開關(guān)電源 ? 當(dāng)今軟開關(guān)技術(shù)使得 DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國VICOR公司設(shè)計制造的多種 ECI軟開關(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關(guān)技術(shù)的高頻開關(guān)電源模塊 RM系列，其開關(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），使整個電路效率提高到 90％。 下圖是一種典型的 DCDC模塊電源。 動手指南 DCDC種類非常繁多，無法一一列舉。高可靠性、比較著名的幾個品牌包括： DensiLamba,VICOR, Erricsion,ATamp。T,朝陽電源，等等。 動力電源管理系統(tǒng)設(shè)計 動力電池 (選型、實驗 ) SPC3UUV機器魚動力電源管理 系統(tǒng)設(shè)計主要完成： 硬件設(shè)計 軟件設(shè)計 動力電源管理系統(tǒng) —動力電池 ?鎳氫電池 ?電池為 48V ?形式為一個大電池 ?2022年北戴河海上實驗航行 23小時 ?SPC3UUV最佳拍動頻率（ ）下功耗為 96W,速度 ?60公里需要 ?電源系統(tǒng)是否能給機器魚提供充足可靠的動力是長航時實驗的關(guān)鍵 動力電源管理系統(tǒng) —動力電池 ?3Hz拍動頻率下，對機器魚拍動過程中驅(qū)動器加載的電流進(jìn)行測量。周期 350ms,峰值 12A。 動力電源管理系統(tǒng) —動力電池 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 動力電源管理系統(tǒng) —動力電池 ?電池參數(shù)（長： 106mm,寬： 66mm,高： 42mm） ?電池所能釋放的能量為（ 7275） ,在實際使用中以這個參數(shù)為參考。 ?安全放電壓電區(qū)間（ ） 動力電源管理系統(tǒng) —動力電池 ?SPC3UUV加載了 26塊電池，能夠在 時，航程能夠達(dá)到 70km。 ?單塊電池航程 頻率特性曲線 ?單塊電池時間 頻率特性曲線 動力電源管理系統(tǒng) —電池管理系統(tǒng) ?側(cè)視圖 ?俯視圖 ?上位機控制電池切換 ?電池電壓監(jiān)測 動力電源管理系統(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 芯片 )H D Q串 行接 口電 池電 量6 N 1 3 9( 光 電 隔 離 )UART上位機通訊G 4 F 1 1 1 2 3 T( 功 率 繼 電 器 )充 放 電 檢 測 單 元電 池 選 擇 控 制 單 元上 位 機I/O微 處 理 器 單 元?電池的自動切換 動力電源管理系統(tǒng) —電池管理系統(tǒng) ?系統(tǒng)功能：具有通訊、充放電檢測、電池切換功能。 ?系統(tǒng)設(shè)計方案：采用主板和從板分開的設(shè)計架構(gòu)。 ?便于安裝：魚體密閉，內(nèi)部空間小，功能都集中在一個電路板上無論從長度和寬度都超過標(biāo)準(zhǔn)。 ?便于管理：主控板主要與魚體上其他電器連接，從控制板主要與動力電池連接，有助于電池集中管理。 動力電源管理系統(tǒng) —電池管理系統(tǒng) ?系統(tǒng)軟件：采用模塊化設(shè)計，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 入 E E P R O M模 擬 量 計 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。 ?為了應(yīng)對系統(tǒng)故障，將 CPU得到的信息存入 EEPROM中。 ?采用“看門狗”保證系統(tǒng)錯誤時能夠重新啟動。 ?在切換模塊硬件電路設(shè)計中采用光電隔離手段，將數(shù)字信號與模擬信號隔離。
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