一種移動通信用后備式鐵鋰電池室內外一體化配套電源智能管理裝置與系統(tǒng).doc

知識水壩（豆丁網(wǎng)pologoogle）為您傾心整理（下載后雙擊刪除）研發(fā)項目結題報告（上報集團版）項目名稱及編號 2010_lh_40一種移動通信用后備式鐵鋰電池室內外一體化配套電源智能管理裝置與系統(tǒng)。主要研究單位及負責人（聯(lián)系方式）（如為聯(lián)合項目，此處只填牽頭單位及其負責人，聯(lián)系方式需注明聯(lián)系電話和email ） 其他研究單位及負責人（聯(lián)系方式）是否集團重點(是/否)是是否聯(lián)合項目（是/否）是項目經(jīng)費（萬元）20萬元項目起止時間2010 年1月2010年 12月 專業(yè)類別通信電源研究類別超前研究關鍵詞索引（35個）鋰電池配套；均衡功能；后備式該項目在研究單位內部的評審結果優(yōu)秀該項目在研究單位內部的評審意見：描述評審專家組對該項目在技術先進性，創(chuàng)新性，取得的總體效益，可推廣性等方面的評價。發(fā)明專利.一種移動通信用后備式鐵鋰電池層疊梯田智能循環(huán)充電管理裝置集團專利評審專家評審結果意見.評審通過，評審得分7.35分。鐵鋰電池充電管理有別于傳統(tǒng)鉛酸蓄電池，本提案提供一種移動通信用后備式鐵鋰電池層疊梯田智能循環(huán)充電管理裝置，采用層疊梯田智能控制算法，較當前鐵鋰電池的控制更趨精細化控制，以層疊梯田智能循環(huán)與單組單體小電流波浪層疊梯田智能循環(huán)切換充電方式，具有一定的創(chuàng)新性，故通過評審。發(fā)明專利. 一種移動通信用后備式鐵鋰電池互交差三級均衡控制充電管理裝置與系統(tǒng)集團專利評審專家評審結果意見.評審通過，評審得分7.05分。本提案中根據(jù)電池溫度采用不同充電模式的方法建立充放電數(shù)據(jù)模型，具有一定的創(chuàng)新性，故通過評審。發(fā)明專利. 一種移動通信用后備式鐵鋰電池室內外一體化配套電源智能管理裝置與系統(tǒng)之一集團專利評審專家評審結果意見評審通過，評審得分7.35分。本提案圍繞后備鐵鋰電池的戶外應用，完成一體化機箱設計、配套電源管理裝置設計、箱內負氣壓閥門、風道結構設計等，具有一定的創(chuàng)新性，以及相當?shù)膽们熬?、應用價值，故通過評審。發(fā)明專利. 一種移動通信用室內外一體化后備式鐵鋰電池故障診斷與維護管理裝置與系統(tǒng)集團專利評審專家評審結果意見評審通過，評審得分6.55分。該案設計建立了電池組故障診斷系統(tǒng)，給出系統(tǒng)判斷所用規(guī)則庫、歷史檔庫，提出電池組運行性能評估算法，但采用規(guī)則庫與已方案類似，可作為一體化電源管理系統(tǒng)的一部分，但鑒于其方案與gs1006003有共同特征，故將其并入gs1006003進行專利申請。項目的簡介：簡要描述該項目的目的和意義，解決的問題，取得的社會和經(jīng)濟效益等。 本方案的設計核心,放棄現(xiàn)有傳統(tǒng)的設計思路.重點解決鋰電池配套系統(tǒng)如何在室外安裝及正常使用.并使用一套全新的鋰電池充電均衡管理技術全面解決方案.實現(xiàn)技術的突破與進步. 一種移動通信用后備式鐵鋰電池室內外一體化配套電源智能管理裝置與系統(tǒng)硬件由50-250ah48v鐵鋰電池組模塊(可根據(jù)不同的現(xiàn)場使用環(huán)境及對蓄電池后備放電時間的要求.來選用大小容量不同的蓄電池組)、對偶雙自然冷卻隔熱風道模塊、互交差三級均衡控制充電管理模塊、環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控單元模塊、鐵鋰電池層疊梯田智能循環(huán)充電模塊、交流ac四路輸出控制模塊、dc/dc四路輸出控制模塊組成。來共同完成解決鋰電池由于一次過放電，就會造成蓄電池不可恢復的報廢的主要問題,互交差三級均衡控制充電管理模塊、鐵鋰電池層疊梯田智能循環(huán)充電模塊主要功能實現(xiàn)了鋰電池充放電過程中的內部均衡控制保護.對偶雙自然冷卻隔熱風道模塊、環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控單元模塊 、交流ac四路輸出控制模塊、dc/dc四路輸出控制模塊主要功能實現(xiàn)了鋰電池充放電過程中的外部均衡控制保護.以上這五大系統(tǒng)共同組成一個完整的移動通信用后備式鐵鋰電池室內外一體化配套電源智能管理裝置.通過我們多年來在電動車及移動通信基站小范圍內試點的“探索實踐再探索再實踐” 技術積淀.認識到鋰離子電池的這些規(guī)律，并結合移動通信基站的實際情況及需求開發(fā)一套全新移動通信用后備式鋰離子動力電池組層疊梯田智能循環(huán)充電管理的裝置與系統(tǒng).該系統(tǒng)的核心功能是在任何時候如電池的運行環(huán)境不符合所需的條件下,保證每個單節(jié)電池都不發(fā)生過充電和過放電。提高鋰電池的管理系統(tǒng)的有效性及實用性. 來解決鋰電池在單節(jié)大容量和串聯(lián)成高電壓電池組時，不便在移動通信基站推廣應用的難題。對現(xiàn)有企業(yè)標準規(guī)范的符合度：列舉該項目使用并符合的中國移動統(tǒng)一發(fā)布的企業(yè)標準的名稱和編號，描述該項目成果在現(xiàn)有的企業(yè)標準基礎上所需新增的功能要求（如業(yè)務流程的改變、設備新增的功能要求等）。該項目的專利情況： 。 以下項目研發(fā)產生的專利已通過集團組織專家的終審。發(fā)明專利交底書已提交國家專利局.專利申請?zhí)柕认嚓P證明正在審批中.1.一種鋰聚合物蓄電池智能自適應充電管理裝置和系統(tǒng)。專利申請?zhí)?00910117282.22.一種通風裝置、系統(tǒng)、后備電池真空控制方法及恒溫控制方法3. 一種移動通信用后備式鐵鋰電池層疊梯田智能循環(huán)充電管理的裝置與系統(tǒng)4. 一種移動通信用后備式鐵鋰電池互交差三級均衡控制充電管理裝置與系統(tǒng)5. 一種移動通信用室內外一體化后備式鐵鋰電池故障診斷與維護管理裝置與系統(tǒng)該項目研發(fā)存在的主要問題及今后的設想：電池的過充電是造成電池壽命減短的主因，依據(jù)電池制造廠商提供之充電方式是最直接也較有效的方法，但常因充電時間過長，并不完全適用于移動通信基站、ups 及電動車的使用需求。若充電器的功率太低，則將延長充電時間，但提高功率，則增加成本與體積，未必符合經(jīng)濟效益，且充電末期電池之轉換效率亦降低，容易使電池產生高溫，進一步降低電池的壽命。因此尋求一個快速且又不影響電池壽命的充電方法，成為本方案下一步重要的研究設計內容。項目研究成果的主體內容（3000字以上，可附在表格后）：一種移動通信用后備式鐵鋰電池室內外一體化配套電源智能管理裝置與系統(tǒng)結題報告一.背景情況目前國外通訊運營商均提出了新型鋰離子電池后備解決方案的需求，國外多個設備制造商也已推出了系列新型通信用后備式鋰離子電池組，進入了產品的成熟期。歐洲部分運營商已經(jīng)成功試用。通信用后備式鋰離子電池組產業(yè)化在國內尚處在起步階段，少量制造商已經(jīng)推出可商用產品，運營商尚未開始使用，處于關注狀態(tài)。移動通信用室內外一體化后備式鐵鋰電池故障診斷與維護管理技術目前是技術空白點.沒有相關的技術介紹.國內外發(fā)展現(xiàn)狀.根據(jù)國際電工學會(iec)在1995年制定的電池管理系統(tǒng)標準的要求，電動車用電池管理系統(tǒng)必須具備一定的電池診斷功能，包括不健康電池早期報警和提供電池老化信息。在這10多年里，國外各大公司均對此進行大力攻關研究，并在其運行使用的電池管理系統(tǒng)中加入了一定的電池診斷功能。其中代表性的公司有德國mentzer electronic gmbh和werner retzlaff為首設計的badicoach系統(tǒng)；美國aerovironmevt公司開發(fā)的smartguard系統(tǒng)(long-life battery using intelligent modular control system)。 國內對電池故障診斷也有一定的研究，如春蘭研究院，清華大學，但大部分研究還處于起步階段。另外，雖然有些電池管理系統(tǒng)帶有均衡功能，但由于從成本、散熱、可靠性等多方面考慮，電池管理系統(tǒng)的均衡電流一般遠小于串聯(lián)充電的電流，因此均衡效果不是很明顯，也會出現(xiàn)某些單體電池充不滿電的情況，這對于需要大電流充電的鋰離子電池組，例如電動汽車用的鋰離子電池組而言則更為明顯?，F(xiàn)有技術中通信用鐵鋰電池系統(tǒng)（如sda10-48）由于整流器、控制電路與鋰電池整合一起，各設備的正常運行會產生大量的熱量，使鋰電池長期會處于高溫運行狀態(tài)，由于散熱的問題無法解決，因此不能在室外安裝使用?，F(xiàn)有技術中鑄鋁室外一體化通信基站機箱內集成眾多設備，設備運行時會行成高溫環(huán)境，并且設備機箱內外部介質的溫差大，因此在惡劣環(huán)境等條件下無法實現(xiàn)室外一體化后備電源。二.技術特點分析本方案的設計核心,放棄現(xiàn)有傳統(tǒng)的設計思路.重點解決鋰電池配套系統(tǒng)如何在室外安裝及正常使用.并使用一套全新的鋰電池充電均衡管理技術全面解決方案.來重點解決由于目前鋰電池在實際應用普遍存在以下十類問題.1. 動力型磷酸鐵鋰鋰電池在放電時，管理系統(tǒng)電路如何實現(xiàn)“剔除”功能？ 2. 在其中一節(jié)出現(xiàn)電量不足、電壓過低時，電池管理系統(tǒng)可以自動剔除節(jié)電芯，同時保證電池組不間斷輸出。 3. 對于高電壓、大電流的負載（比如120v/200a），動力電池管理系統(tǒng)如何實現(xiàn)，能保證其穩(wěn)定性？4. 如何解決單體電池循環(huán)過程中有個別出現(xiàn)突然死亡現(xiàn)象，再次循環(huán)時又正常？ 5. 能否保證動力鋰電池組充電時可以短時高效，比如對100ah/120v電池組，如何能在4-6小時充滿電？ 6. 對于電池組，能否實現(xiàn)單體充電、串聯(lián)放電，如何實現(xiàn)這樣的管理系統(tǒng)？ 7. 如何解決電池一致性不好問題？主要指電池內阻差異。 8. 如何提高磷酸鐵鋰正極材料不同批次之間穩(wěn)定性差異？ 9. 電池大電流放電發(fā)熱怎樣降到最低？ 10. 那種電解液更適合磷酸鐵鋰動力電池使用，添加劑種類、如何防止電池氣脹？從而實現(xiàn)技術的突破與進步. 一種移動通信用后備式鐵鋰電池室內外一體化配套電源智能管理裝置與系統(tǒng)硬件由50-250ah48v鐵鋰電池組模塊(可根據(jù)不同的現(xiàn)場使用環(huán)境及對蓄電池后備放電時間的要求.來選用大小容量不同的蓄電池組)、對偶雙自然冷卻隔熱風道模塊、互交差三級均衡控制充電管理模塊、環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控單元模塊、鐵鋰電池層疊梯田智能循環(huán)充電模塊、交流ac四路輸出控制模塊、dc/dc四路輸出控制模塊組成。來共同完成解決鋰電池由于一次過放電，就會造成蓄電池不可恢復的報廢的主要問題,互交差三級均衡控制充電管理模塊、鐵鋰電池層疊梯田智能循環(huán)充電模塊主要功能實現(xiàn)了鋰電池充放電過程中的內部均衡控制保護.移動通信用室內外一體化后備式鐵鋰電池故障診斷與維護管理裝置與系統(tǒng).是對鋰電池組故障進行診斷與維護是電池管理系統(tǒng)的重要功能。根據(jù)移動通信用室內外一體化后備式鋰離子電池組故障和外部特性之間的特點與關系，建立了電池組故障診斷維護系統(tǒng)的模型，并給出了系統(tǒng)判斷所用規(guī)則、歷史檔案數(shù)據(jù)內容以及電池組運行性能評估的算法，來對整體以上六大系統(tǒng)系統(tǒng)的運行過程的指導和修正.并最后通過試驗對結果進行了驗證的一種方法 .本方案設計雙體內膽鑄鋁室外一體化通信基站機箱的設計的通風系統(tǒng)、通風裝置、通信后備電池室內外一體系統(tǒng)、真空控制方法及恒溫控制方法，采用了一套全新的風道設計通風系統(tǒng)，可以對后備鋰蓄電池組以及相連的設備進行通風和溫度控制。并且，采用半導體制冷熱片與毛細低溫換熱器結合使用組成微型智能空調，可以解決單獨使用時的結露現(xiàn)象。同時還對利用通風系統(tǒng)對后備蓄電池組進行真空控制，以及存放后備電池外的其他設備進行恒溫控制，避免各種設備發(fā)生故障、燃燒的概率，大大降低了室外設備的故障概率。一種移動通信用后備式鐵鋰電池室內外一體化配套電源智能管理裝置與系統(tǒng)設備外觀圖同時本方案相應開發(fā)wlan網(wǎng)絡交換機8口、16口、24口的在線式后備80ah/120ah/160ah鋰電池配套電源裝置與系統(tǒng)以及一種移動通信用便攜式鋰電應急發(fā)電系統(tǒng). 本方案主要各項核心專利技術簡介發(fā)明專利一.一種移動通信用后備式鐵鋰電池層疊梯田智能循環(huán)充電管理的裝置與系統(tǒng)本方案為了實現(xiàn)層疊梯田智能循環(huán)充電的技術要求。故本電路由p89lpc936 flash單片機與tlc548數(shù)模轉換器通過采樣電路實時采集電池的端電壓和充電電流，經(jīng)內部計算決定下一階段的充電電壓和電流。然后送出控制信號給雙芯片脈寬調制器模塊控制充電電流和電壓的大小，并協(xié)調好dc/dc高頻隔離變換器、層疊梯田智能循環(huán)充電系統(tǒng)模塊、互交差多級單體均衡控制模塊和其他各外圍電路模塊工作來共同組成新型智能循環(huán)充電管理的裝置與系統(tǒng)。主要有工作模式、蓄電池電壓、容量、充電模式、時間限定、工作參數(shù)調 ，工作模式分為自動和手動，蓄電池電壓有4.2 v、12 v、18 v、24 v、30 v、36 v，48 v容量項從2ah至300ah，共26項，充電模式為ab正常、整組初充、整組單體層疊梯田智能循環(huán)充、ab快充，時間限定功能可以設定充電開始的時間和充電結束時間等.基本充電原理首先由p89lpc936單片機根據(jù)不同的輸入蓄電池的端電壓及充電端電壓來判斷充電過程為主要依據(jù)，如低于蓄電池標稱電壓的13一般是因為過放電或存放時間過長，采用0.1 ca的變電壓變電流充電法層疊梯田間歇充電；充電端電壓在標稱值13內時，則采用0.35 ca的充電電流實施快速充電；當充電端電壓接近或高于標稱+13時，充電電流逐漸減小，當充電端電壓達到進行溫度修正后上限值時，通過改變pwm的占空比，使用極小的電流充電。采用分段式脈沖充電方式，這樣能夠改善蓄電池性能和提高蓄電池的充電接受率。上述過程完成后如互交差多級單體均衡采樣控制模塊上報各單體單組的均衡性達不到要求。系統(tǒng)將采用單體或ab單組電壓小電流波浪式層疊梯田間歇充電法循環(huán)進行單體單組均衡充電。雙芯片冗余脈寬調制器模塊dc/dc高頻隔離變換器高頻整流濾波層疊梯田智能循環(huán)充電系統(tǒng)模塊快速a/b組充電模塊常規(guī)a/b組充電模塊充電模塊溫度控制測量模塊總組恒流/恒壓/脈充模塊隔離驅動模塊軟啟動功率因數(shù)校正整流濾波emi濾波控制電源開關復位鍵盤溫度開關a/v液晶顯示互交差多級單體均衡采樣控制模塊均衡1組a均衡1組a均衡3組c均衡4組d均衡1組a均衡2組b由于鋰電池串聯(lián)使用，電池組的質量取決于性能最差的那節(jié)電池。電池的充放電效率隨使用時間的增加到逐漸降低，其周期平均溫升也逐漸增大。所以本案的核心以不同電流和使用環(huán)境對電池組進行恒流充放電，單片機cpu自動采集記錄多級方式監(jiān)測電池組及各節(jié)電池的溫度數(shù)值，并根據(jù)單片機cpu內置正常蓄電池充放電的不同溫度不同倍率及同倍率不同溫度下單組/單體表溫變化值溫度數(shù)學模型數(shù)據(jù)庫比對.對鋰電池進行性能評估. 來及時修正鋰電池充電過程中的輸出電流的大小.發(fā)明專利二.一種移動通信用后備式鐵鋰電池互交差三級均衡控制充電管理裝置與系統(tǒng)本方案采用二個ltc1769或(ltc1760)電流模式脈沖寬度調制（pwm）的電池充電ic與四個s-8204b或(ls9208) 3節(jié)/4/7節(jié)電池串聯(lián)用電池保護ic及三個tmp300溫度控制開關ic共同組成互交差三級單體均衡采樣控制模塊系統(tǒng)。ltc1769或(ltc1760)電流模式脈沖寬度調制（pwm）的電池充電ic主要完成對兩個s-8204b或(ls9208) ic所控制的a/b組各8節(jié)串聯(lián)電池均衡采樣控制及保護.并通過內部自帶的微充放電管理系統(tǒng)控制各s-8204b或(ls9208) ic通過對單體的充放電方式來完成整組的電池均衡的管理.主要的任務有以下幾點. 內置獨立3級充電器輪詢電池的充電要求并監(jiān)視由電池內部電量測量所確定的實際電流和電壓（誤差為0.2%），實現(xiàn)快速、安全和徹底地充電快速充電模式可以用來進一步縮短充電時間. 支持電池查驗以實現(xiàn)氣壓計校準充電器狀態(tài). 3個電源通路二極管允許安全和低損耗地進行兩個以上電池組同時放電. 兩個二極管實現(xiàn)兩個電池組同時安全、低損耗地放電. 硬件可編程電流和電壓安全限制以及很多其他安全功能用以補充電池的內部保護電路.tmp300溫度控制開關ic的主要任務是當蓄電池在充放中溫度超限時, tmp300能實時檢測到并及時通知cpu改變電流輸出; 在充電過程中一旦出現(xiàn)單體高溫故障超過預定的值,tmp300可以將最大允許充電電流設為0,迫使充電設備停機,避免發(fā)生事故,保障充電的安全。tmp300自動記錄當前的充電電流及當大于最大允許充電電流時的單體溫度變化情況,cpu充電設備則根據(jù)tmp300提供的溫度數(shù)據(jù) 來跟隨調整控制最大允許充電電流,這樣就有效地防止了電池過充電,又達到快速充電并延長電池壽命目的。1.第一級均衡控制電路硬件設計與工作原理說明第一級均衡控制是由四個s-8204b或(ls9208)3/4/7節(jié)電池串聯(lián)用電池保護ic及三個tmp300溫度控制開關ic共同組成備有過電流保護功能的電路.其主要的任務是首先進行對每單體的鋰電池充放電及運行過程的各項數(shù)據(jù)的檢測與保護并實現(xiàn)四個鋰電池為一組的均衡控制.2第二級均衡控制電路硬件設計與工作原理說明第二級均衡控制電路是由兩個ltc1769或(ltc1760)組成. ltc1769內置三個兩線系統(tǒng)管理總線接口使ltc1769能實現(xiàn)諸如跟蹤兩組或兩個電池的內部電壓和電流之類的伺服功能，并允許一個兩線系統(tǒng)管理總線cpu主機監(jiān)視任一電池組的狀態(tài).這種伺服技術能使充電的準確度同電池內部電壓和電流測量值只有0.2的誤差.3.第三級溫度監(jiān)控早期預警鋰電池故障均衡控制電路硬件設計與工作原理說明由于鋰電池串聯(lián)使用，電池組的質量取決于性能最差的那節(jié)電池。電池的充放電效率隨使用時間的增加到逐漸降低，其周期平均溫升也逐漸增大。所以本案的核心以不同電流和使用環(huán)境對電池組進行恒流充放電，單片機cpu自動采集記錄多級方式監(jiān)測電池組及各節(jié)電池的溫度數(shù)值，并根據(jù)單片機cpu內置正常蓄電池充放電的不同溫度不同倍率及同倍率不同溫度下單組/單體表溫變化值溫度數(shù)學模型數(shù)據(jù)庫比對.對鋰電池進行性能評估. 來及時修正鋰電池充電過程中的輸出電流的大小. 單片機cpu內置正常蓄電池充放電的同溫不同倍率及同倍率不同溫度下單組/單體表溫變化值溫度數(shù)學模型數(shù)據(jù)庫建立工作原理與方法的說明.本方案主要采用以下步驟完成溫度數(shù)學模型數(shù)據(jù)庫的建立.tmp300 lct1769(lct1760)設定測溫過程和參數(shù)cpu選通tmp300 單節(jié)電池溫度cpu選通lct1769單組電池溫度讀取單節(jié)電池溫度讀取單組電池溫度校正和儲存溫度數(shù)據(jù)繪制各過程溫度曲線電池單體單組性能評估電池單體單組故障告警電池單體單組啟動循環(huán)充放電管理系統(tǒng)方案實驗主要驗證預充后的電池在不同測試溫度（5、10、15、20、25、30）環(huán)境下以不同的倍率（0.1c、0.2c、0.3c、0.4c、0.5c、0.6c、0.7c、0.8 c、0.9c、1.0c）單組/單體表溫變化值情況。本方案放電過程故障判斷應用系統(tǒng)程序流程圖如圖。實際測試對象對16節(jié)鋰電池（容量10安時）。放電溫度25度.1c放電到3v. 數(shù)據(jù)處理過程如下：（1） 對單體/單組個過程全部電池溫度曲線取平均，獲得一條平均曲線。與cpu內置的標準溫度數(shù)學模型數(shù)據(jù)庫進行比對.（2） 計算各電池曲線和平均曲線的均方差，但到本過程各電池溫度一致性系數(shù)。與數(shù)學模型數(shù)據(jù)庫比對.得出不同點.并對應相應的溫度不同單體/單組電池.（3） 對各過程的溫度一致性系數(shù)進行加權平均，得到全過程各單組電池溫度一致性系數(shù)。（4） 對全過程各電池溫度一致性系數(shù)進行電池性能評估排序，排查出相應的性能下降電池. 表電池溫度一致性分析單體編號12345678溫度值24.69524.82824.55324.73424.94224.8924.96324.87單組編號910111213141516溫度值24.93124.82224.83124.91724.96124.92524.91824.752單組編號a1a1a2a2b1b1b2b2溫度值24.83124.91724.96124.92524.54624.89924.96824.748表電池性能評估排序最佳電池28101116故障電池1137 最佳單組電池a1-1b1-2 故障單組電池 a2-2b2-1發(fā)明專利三. 一種移動通信用后備式鐵鋰電池室內外一體化配套電源智能管理裝置與系統(tǒng)之一雙體內膽鑄鋁室外一體化通信基站機箱設備置換對偶冷熱風道自然冷卻誘導式微型加熱制冷智能空調通風系統(tǒng)硬件設計與原理說明。 為了充分利用設備外部在不同季節(jié)的熱（冷）能力， 本設計力圖盡可能地利用可再生的潔凈自然能源。由于設備運行時夏季制冷能耗遠遠大于冬季供熱能耗，故為設計了設備內部置換對偶雙自然冷卻誘導式微型加熱制冷智能空調通風系統(tǒng)，以滿足設備運行通風換氣和降溫。置換對偶雙冷熱風道自然冷卻誘導式通風裝置就是利用兩組兩個雙向有源風扇與兩組兩個半導體制冷片/毛細低溫熱管/獨立冷熱風道/導流板組成一種微型加熱制冷智能空調裝置.該系統(tǒng)產生射流的誘導特性，在送風口處導入新鮮空氣，經(jīng)過制冷或加熱后空氣采用超薄型空氣流導流板以高速噴出的空氣主流，誘導及攪拌周圍大量的熱冷空氣，一方面稀釋設備艙內空間的高溫氣體并降溫，另一方面帶動空氣沿著預設的流程至設定方向，從而達到在進風口處引入新風，在排風口處順利排出熱氣的目的，保證了設備艙空間良好的恒溫換氣效果。本方案利用兩組兩個向有源風扇對偶式冷熱風道的設計產生射流形成“氣流推拉作用”，使整個空間產生流動的速度場。因為風管減少了很多，系統(tǒng)變得簡單。氣流方向可以通過空氣流導流板隨意調節(jié)，適應不同的季節(jié)溫度氣候來達到最佳配置，氣流暢通無死角，整體設備艙內新鮮空氣分布均勻，混合效果好，高溫氣體被充分稀釋?？諝饬鲗Я靼?號雙向有源風扇2號雙向有源風扇1號出風口2號進出風口3號雙向有源風扇4號雙向有源風扇1、2號正向排風的氣流走向1、2號正向排風的氣流走向1、2號反向排風的氣流走向3、4號排風的氣流走向微型加熱制冷智能空調微型加熱制冷智能空調本方案根據(jù)鋰電池的特性要求。本方案在熱風道內增功一個負大氣壓重力式閥門。從而實現(xiàn)了蓄電池艙全密封負大氣壓真空狀態(tài)，這樣可以使鋰電池發(fā)生的燃燒事故概率降到最低的程度。發(fā)明專利四. 一種移動通信用室內外一體化后備式鐵鋰電池故障診斷與維護管理裝置與系統(tǒng)本方案是對鋰電池組故障進行診斷與維護是電池管理系統(tǒng)的重要功能。根據(jù)移動通信用室內外一體化后備式鋰離子電池組故障和外部特性之間的特點與關系，建立了電池組故障診斷維護系統(tǒng)的模型，并給出了系統(tǒng)判斷所用規(guī)則、歷史檔案數(shù)據(jù)內容以及電池組運行性能評估的算法，來對整體以上六大系統(tǒng)系統(tǒng)的運行過程的指導和修正.并最后通過試驗對結果進行了驗證的一種方法 .綜合分析判斷故障預警輸出充放電維護輸出后備式單體充放電超級電容維護保護模塊后備式單體充放電超級電容維護保護模塊全系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫電池充放電歷史檔案數(shù)據(jù)庫互交差三級均衡控制充放電電壓/電流/容量規(guī)則庫系統(tǒng)推理調度程序模塊人機交互程序模塊電池充放電溫度歷史檔案數(shù)據(jù)庫層疊梯田智能循環(huán)充電充放電電壓/電流/容量規(guī)則庫充放電溫度/容量規(guī)則庫usp接口數(shù)據(jù)采集卡交流ac四路輸出控制負載切離模塊規(guī)則庫dc/dc四路輸出控制模塊負載切離模塊規(guī)則庫三級溫度監(jiān)控早期預警鋰電池故障均衡控制模塊層疊梯田智能循環(huán)充電模塊互交差三級均衡控制充電管理模塊環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控單元模塊交流ac四路輸出控制模塊模塊dc/dc四路輸出控制模塊后備式單體充放電超級電容維護保護模塊規(guī)則庫1. 后備式單體充放電超級電容維護保護模塊的硬件設計及工作原理說明:1.1. 后備式單體充放電超級電容電路的總體構圖如圖所示 后備式單體充放電超級電容維護保護模塊層疊梯田智能循環(huán)充放電模塊220v市電互交差三級均衡控制充電管理模塊-48v鋰電池組三級溫度監(jiān)控早期預警鋰電池故障均衡控制模塊 本方案利用二個ltc1769或(ltc1760)電流模式脈沖寬度調制（pwm）的電池充電ic與四個s-8204b或(ls9208) 3節(jié)/4/7節(jié)電池串聯(lián)用電池保護ic及三個tmp300溫度控制開關ic共同組成互交差三級單體均衡采樣控制模塊電路中充電用fet.放電用fet端子外接各支路超級電容維護保護輸出整流電路.來完成對單體鋰電池維護和保護. 各支路超級電容維護保護輸出整流電路根據(jù)鋰電池端電壓的變化情況控制超級電容電流的輸出和關斷.從而達到并實現(xiàn)均衡采樣控制管理系統(tǒng)電路“剔除”功能. 如在其中一節(jié)鋰出現(xiàn)電量不足、電壓過低時，溫度過高等.三級均衡采樣控制管理系統(tǒng)在自動剔除節(jié)電芯外，各支路超級電容維護保護輸出整流電路自動開啟替代剔除節(jié)電芯的輸出.從而保證電池組不間斷輸出。如單組/單體超級電容電流輸出不能滿足電池組的輸出要求. 兩組各支路超級電容維護保護輸出整流電路自動將沒有放電的剩余單組/單體超級電容的電流加載到正在工作的超級電容上面.后備式單體充放電超級電容維護保護模塊的充電由層疊梯田智能循環(huán)充放電模塊內置的總組恒流/恒壓/脈充模塊中恒流充電方式來完成. 1.2. 層疊梯田智能循環(huán)充放電電壓/電流/容量與規(guī)則標準庫自動建立方法工作說明蓄電池容量之偵測方法近年來得到廣泛的研究，根據(jù)量測的方式主要可分為：比重計法、開路電壓法、內阻量測法、放電曲線查表法、庫侖計量測法等等。要能夠長期準確的偵測出電池的容量，相當困難。克服此一困難，先決條件之一是必須建立一個周詳?shù)碾姵毓芾砜刂屏鞒蹋瑢㈦姵刂潆?、放電、維護、容量偵測法則、老化、溫度效應等因素納入考慮。本方案綜合各項因素。 配合廠商所提供的電池放電曲線，結合多種方法，發(fā)展出一種多級式蓄電池容量及故障偵測方法。為了解鋰電池之充放電特性以及電壓/電流/容量規(guī)則標準庫自動建立,將針對電池規(guī)劃一系列的實驗來驗證規(guī)則標準庫。本方案之實驗方法是以軟、硬設備來實現(xiàn)之。軟件以visual c+ mfc配合硬件發(fā)展出一套電池量測平臺,在程序修改其相關參數(shù)并配合窗口讀取接口，便可以量測到準確的 圖即為電池量測平臺的操作窗口。一般來說,充電的過程比較單純。因此, 規(guī)則標準庫規(guī)劃的實驗都是比較著重于放電的過程。針對放電的過程,基本上歸納成兩個變量: 溫度(t)、電流(i)。放電溫度分為75、65、55、45、35、25、15、 5、5等九項,而每項溫度里再采取十四種定電流放電,電流大小分別為1.5c、 1.4c、1.3c、1.2c、1.1c、1.0c、0.9c、0.8c、0.7c、0.6c、0.5c、0.4c、0.3c、 0.2c。 在流程的規(guī)劃上，本方案是采用,先充滿電后放電的流程,規(guī)劃如圖。 x和y根據(jù)不同的溫度而改變,公式如下：(t為放電時的溫度) 蓄電池放入恒溫箱設定恒溫箱穩(wěn)定在2530分鐘采用電流(0.2c)進行放電截止條件為電壓小于3v30分鐘 采用電流、電壓（2.15a，4.2v）模式充電截止條件為電流小于100ma.30分鐘 設定恒溫箱到指定的溫度并穩(wěn)定一段時間x 分鐘 采用當前指定的值進行直流模式放電截止條件為電壓小于3v.y 分鐘 =-+實驗流程 圖已經(jīng)很清楚的解釋整個實驗的流程,大致上分成兩大部分。前半部是充電的部分,后半部是放電的部分。開始充電之前,要使恒溫箱穩(wěn)定在25,然后進 行0.2c放電的動作,此步驟只是讓電池先有一個完整放空的情況,讓充電的初始條件相同,截止的條件為電壓小于3伏,接著等待30分鐘的化學平衡后，開始充電(2.15a,4.2v),截止條件為電流小于100ma。 到這里都屬于前半部,目的只是為了讓放電之前,電池有相同的初始狀態(tài)(滿充),接著設定恒溫箱到指定的溫度，等待一段時間后，設定指定的電流后,開始進行放電,截止條件是電壓小于3v,經(jīng)過這樣的步驟就算完成一個循環(huán)然后再重復進行著,直到所有溫度和電流都進行過后實驗才結束。 相同溫度下,不同電流的規(guī)則標準庫建立(表1)電池在25時，各種放電電流所放出的容量 (表2) 電池在45時，各種放電電流所放出的容量 (表3)電池在65時，各種放電電流所放出的容量 (表4)電池在-5時，各種放電電流所放出的容量 (表1)放電電流 總放電量(mah) (表2)放電電流 總放電量(mah) (表3)放電電流 總放電量(mah) (表4)放電電流 總放電量(mah) 1.5c 2003.645828 1.5c 2080.180733 1.5c2090.342563 1.5c 1061.531325 1.4c 2018.533822 1.4c 2088.279548 1.4c2094.046236 1.4c 1112.832557 1.3c 2031.780803 1.3c 2095.354937 1.3c2097.920587 1.3c 1160.980108 1.2c 2048.970225 1.2c 2102.924436 1.2c2105.488626 1.2c 1207.853866 1.1c 2066.533977 1.1c 2106.466549 1.1c2109.610285 1.1c 1255.500858 1.0c 2069.116276 1.0c 2111.283958 1.0c2114.200503 1.0c 1302.503425 0.9c 2076.123323 0.9c 2116.255684 0.9c2118.005468 0.9c 1363.204646 0.8c 2085.022886 0.8c 2116.470585 0.8c2122.423709 0.8c 1411.610678 0.7c 2091.611737 0.7c 2128.749868 0.7c2126.005984 0.7c 1464.009357 0.6c 2097.391117 0.6c 2155.486917 0.6c2129.907054 0.6c 1520.053309 0.5c 2102.64903 0.5c 2132.279643 0.5c2135.162769 0.5c 1566.80311 0.4c 2108.024766 0.4c 2135.071727 0.4c2137.948396 0.4c 1618.322909 0.3c 2113.945065 0.3c 2138.048345 0.3c2141.600182 0.3c 1673.308423 0.2c 2116.862271 0.2c 2141.582818 0.2c2145.672755 0.2c 1737.677182 由這四個溫度就可以很明顯的看出,在相同溫度下,電流越大,放出的電量越少。 相同電流下,不同溫度的規(guī)則標準庫建立(表1)放電電流為0.2c時，各種環(huán)境溫度下,電池所放出的容量 (表2)放電電流為0.8c時，各種環(huán)境溫度下,電池所放出的容量 (表3)放電電流為1.5c時，各種環(huán)境溫度下,電池所放出的容量 (表1)放電溫度 總放電量(mah) (表2)放電溫度 總放電量(mah) (表3)放電溫度 總放電量(mah) -5 1737.677182 -5 1411.610678 -5 1061.531325 5 1969.324267 5 1797.695223 5 1507.550309 15 1932.753728 15 1782.292002 15 1541.709618 25 2116.862271 25 2085.022886 25 2003.645828 35 2013.321418 35 1947.844793 35 1843.510538 45 2141.582818 45 2116.470585 45 2080.180733 55 2083.699776 55 2061.17212 55 2017.132975 65 2145.672755 65 2122.423709 65 2090.345328 75 2096.454522 75 2065.418336 75 2020.700875 由這三組電流就可以很明顯的看出,在相同電流下,溫度越大,放出的電量越多。 放電量沒有很連續(xù)遞增的原因,是因為實驗并沒有由低溫做到高溫,若考慮老化效 應就可以解釋這個現(xiàn)象了。(實驗順序為:2545565-555153575) 開路電壓(v) 剩余容量(mah) 剩余容量(%) 3.16 0 0 3.49796 64.59 3 3.59629 107.6 5 3.65222 150.59 7 3.68579 214.77 10 3.73665 429.92 20 3.77137 644.84 30 3.78637 859.67 40 3.81443 1074.9 50 3.86209 1289.536 60 3.93642 1504.677 70 4.00057 1719.838 80 4.08047 1934.603 90 4.17463 2149.999783 100 1.3 開路電壓和容量對照圖規(guī)則標準庫建立開路電壓實驗是利用電子負載對鋰電池放電,每放出10%的電量(215mah)就停止(休息)30分鐘,直到電壓小于3v為止,溫度設定在25。 開路電壓法看似可以直接由電壓求得對應容量,但是電壓的差距相當小,不容易準確判斷容量,只能當做粗估值。另一個難以克服的問題是在于如何在閉回路的 系統(tǒng)中求得開路電壓,亦或是針對不同型號的電池,對應關系是否一樣,這些都值得探討。因此,在實際應用上，還是需要透過算法才能精確的估測電池的殘量。 1.3.老化效應對照圖規(guī)則標準庫建立(舉例一)充電規(guī)則標準: 層疊梯田智能循環(huán)充電電流/電壓2.15a、電壓4.2v,恒溫25 截止條件:電流小于100 ma 表 3-9電池使用周期計數(shù)數(shù)和可充入電量比較圖 此時放電溫度() 周期計數(shù) 充入電量(mah) 內阻25 1 2117.46 0.140378 45 16 2099.16 0.121333 5 32 2085.74 0.129444 65 46 2058.07 0.118395 -5 61 2020.09 0.139968 55 75 2014.06 0.128563 15 88 2011.09 0.141387 35 102 1973.98 0.139991 75 116 1989.83 0.142076 75 129 1971.09 0.148739 整個實驗由于每14組電流就必須更換一次溫度,使的電池就如實際春夏秋冬的環(huán)境變化,因此,老化效應雖然還是看的出來,卻還是可以看到102到116周期計數(shù)間的矛盾,照理說充入電量應該會隨周期計數(shù)增加而減少。不過若考慮在第116周期計數(shù)時是處于75放電的環(huán)境下就可以合理的解釋此情況了(高溫放電量大)。此外,內組的計算是在充電截止前電壓扣除截止后電壓除以當下的充電 電流,由本次實驗看來,并無明顯的內阻變化趨勢。 根據(jù)以上所得出之數(shù)據(jù)之比較,以及一些自身觀察出的特性,鋰蓄電池在充放的基本規(guī)則標準如下: 1). 電池放電電流越大時，電池可輸出電量會減小。 2). 電池溫度越高時，可循環(huán)使用次數(shù)會增多。 3). 電池可輸出電量會隨著循環(huán)使用次數(shù)的增加而下降,而放電深度越大會加速