鋰電池過充過放保護(hù)電路申報(bào)書

1、“挑戰(zhàn)杯”·科大科技山東科技大學(xué)第七屆學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽作品申報(bào)書序號： 編碼： “挑戰(zhàn)杯”·科大科技山東科技大學(xué)第七屆學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽作品申報(bào)書作品名稱：鋰電池過充過放保護(hù)儀 學(xué)校全稱： 山東科技大學(xué) 申報(bào)者姓名 （集體名稱）: 張旭豐 類別：自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文 哲學(xué)社會(huì)科學(xué)類社會(huì)調(diào)查報(bào)告和學(xué)術(shù)論文 科技發(fā)明制作A類 R科技發(fā)明制作B類 報(bào)送方式：省級報(bào)送作品高校直送作品說 明1申報(bào)者應(yīng)認(rèn)真閱讀此說明各項(xiàng)內(nèi)容后按要求詳細(xì)填寫。2申報(bào)者在填寫申報(bào)作品情況時(shí)只需根據(jù)個(gè)人項(xiàng)目或集體項(xiàng)目填寫A1或A2表，根據(jù)作品類別（自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文、哲學(xué)社會(huì)科學(xué)類社會(huì)調(diào)查報(bào)告和

2、學(xué)術(shù)論文、科技發(fā)明制作）分別填寫B(tài)1、B2或B3表。所有申報(bào)者可根據(jù)情況填寫C表。3表內(nèi)項(xiàng)目填寫時(shí)一律用鋼筆或打印，字跡要端正、清楚，此申報(bào)書可復(fù)制。4序號、編碼由“挑戰(zhàn)杯”·科大科技山東科技大學(xué)第七屆學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽組委會(huì)填寫。5學(xué)術(shù)論文、社會(huì)調(diào)查報(bào)告及所附的有關(guān)材料必須是中文（若是外文，請附中文版），請以四號楷體打印在A4紙上，附于申報(bào)書后，字?jǐn)?shù)在8000字左右（文章版面尺寸14.5×22cm）。7作品申報(bào)書須按要求由校區(qū)（學(xué)院）競賽組織協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)統(tǒng)一報(bào)送。8其他參賽事宜請向本單位競賽組織協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)咨詢。9報(bào)送地址： “挑戰(zhàn)杯”·科大科技山東科技大學(xué)第七屆

3、學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽組委會(huì)辦公室（青島校區(qū)大學(xué)生活動(dòng)中心214室）。聯(lián) 系 人：蘇超聯(lián)系電話：86057831（辦公手機(jī)）A1申報(bào)者情況（個(gè)人項(xiàng)目）說明：1必須由申報(bào)者本人按要求填寫，申報(bào)者情況欄內(nèi)必須填寫 個(gè)人作品的第一作者（承擔(dān)申報(bào)作品60%以上的工作者）。 2本表中的學(xué)籍管理部門簽章視為對申報(bào)者情況的確認(rèn)。姓 名張旭豐性別男出生年月1990-11申報(bào)者情況單位全稱山東科技大學(xué)專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化現(xiàn)學(xué)歷本科年級2010-5學(xué)制 4 年入學(xué)時(shí)間2010-9作品全稱鋰電池過充過放保護(hù)儀畢業(yè)論文題目暫無班級2010級5班聯(lián)系電作者情況姓

4、 名性別年齡學(xué)歷所在單位無無無無無資 格 認(rèn)定校區(qū)（學(xué)院）學(xué)籍管理部門意見是否為2013年7月1日前正式注冊在校的全日制非成人教育、非在職的我校在校學(xué)生（含專科生、本科生和研究生）。 R是 否若是，其學(xué)號為：201001100536 （簽章） 年 月 日校區(qū)（學(xué)院）負(fù)責(zé)人或?qū)熞庖姳咀髌肥欠駷檎n外學(xué)術(shù)科技或社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)成果R是 否 負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日B3申報(bào)作品情況（科技發(fā)明制作）說明：1必須由申報(bào)者本人填寫。2本部分中的科研管理部門簽章視為對申報(bào)者所填內(nèi)容的確認(rèn)。 3本表必須附有研究報(bào)告，并提供圖表、曲線、試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 原理結(jié)構(gòu)圖、外觀圖（照片）,也可附鑒定證書和應(yīng)用證書。 4作品分類請

5、按照作品發(fā)明點(diǎn)或創(chuàng)新點(diǎn)所在類別填報(bào)。作品全稱鋰電池過沖過放保護(hù)電路作品分類（ A ）A機(jī)械與控制（包括機(jī)械、儀器儀表、自動(dòng)化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技術(shù)（包括計(jì)算機(jī)、電信、通訊、電子等） C數(shù)理（包括數(shù)學(xué)、物理、地球與空間科學(xué)等） D生命科學(xué)（包括生物、農(nóng)學(xué)、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、健 康、衛(wèi)生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化學(xué)、化 工、生態(tài)、環(huán)保等）作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)1. 設(shè)計(jì)發(fā)明目的和基本思路：未來小型可充電電池的市場發(fā)展趨勢是：鋰離子電池將成為各類便攜式電子器材的首選電源；但是鋰電池長期使用充電量會(huì)減小，大部分是由于人們在使用鋰

6、電池時(shí)過充過放電導(dǎo)致其使用壽命大大縮短，所以研究鋰電池過沖過放保護(hù)電路的意義很大。通過繼電器、光電耦合器等器件的配合來達(dá)到鋰電池過沖過放保護(hù)的目的。2.創(chuàng)新點(diǎn)鋰電池過充過放保護(hù)儀中有三個(gè)端口，分別是電池接入端口、充電端口、電源輸出端口。鋰電池使用時(shí)通過電池接入端口接入保護(hù)電路中，通過電源輸出端口給負(fù)載供電，同時(shí)還設(shè)計(jì)有一個(gè)充電端口，充電器通過該端口接入給鋰電池充電。電源開關(guān)閉合時(shí)，電容C1開始充電，三極管Q1的基極得到一個(gè)瞬間低電平，三極管導(dǎo)通，同時(shí)光電耦合器U1導(dǎo)通。U3 選用的是一個(gè)常閉型繼電器，繼電器2、5腳未導(dǎo)通時(shí)，3腳的簧片和1腳閉合；當(dāng)繼電器的2、5腳導(dǎo)通時(shí)，3腳的簧片和6腳閉合。

7、光電耦合器導(dǎo)通瞬間，其4腳通過繼電器U3的常閉觸點(diǎn)以及自身的5、6腳與地線形成回路，實(shí)現(xiàn)自鎖持續(xù)導(dǎo)通。達(dá)到鋰電池過充過放保護(hù)的目的。3. 技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)：用此鋰電池過充過放保護(hù)儀對鋰電池充電以及對負(fù)載供電，可以使鋰電池使用壽命大大延長，同時(shí)可以有效的節(jié)省能耗，具有體積小、節(jié)省功耗的優(yōu)點(diǎn)。總體電路圖：測試結(jié)果及分析： 經(jīng)試驗(yàn)仿真數(shù)據(jù)可知能達(dá)到鋰電池過充過放的保護(hù)作用作品的科學(xué)性先進(jìn)性（必須說明與現(xiàn)有技術(shù)相比，該作品是否具有突出的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。請?zhí)峁┘夹g(shù)性分析說明和參考文獻(xiàn)資料）1. 科學(xué)性先進(jìn)性:（1）此鋰電池過充過放保護(hù)儀能實(shí)現(xiàn)達(dá)到充電最高的合適電壓自動(dòng)斷開充電，放電到一定

8、電壓自動(dòng)斷開放電電路，對鋰電池起到很好的保護(hù)作用。能量密度高、使用壽命長、自放電率低、無記憶效應(yīng)、容量大、體積小、重量輕等。（2）降低其上的功耗，采用三極管為外部負(fù)載供電，這樣就避免了電路功耗隨外部電流增大而增大。此處使用兩個(gè)三極管主要是考慮到當(dāng)外部功耗較大時(shí)使用一個(gè)三極管發(fā)熱會(huì)比較嚴(yán)重，使用兩個(gè)三極管可以彼此分流，降低發(fā)熱量。（3）當(dāng)電池的電壓下降時(shí)，反向輸入端的電壓值也隨之下降，當(dāng)該電壓值低于同向輸入端的電壓值時(shí)，電壓比較器開始輸出高電平，控制三極管Q4導(dǎo)通，與此同時(shí)，繼電器U3導(dǎo)通，常閉觸點(diǎn)變?yōu)槌ｉ_觸點(diǎn)，光電耦合器的自鎖持續(xù)導(dǎo)通接觸，對外輸出斷開。由于電容C1一直保持充電完成狀態(tài)，因此P

9、NP型三極管Q1一直處于截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器U1斷開后不會(huì)再次閉合，對鋰電池起到了過放電保護(hù)作用。電路一旦斷開后必須斷開電源開關(guān)重新對電池充電或者更換電量充足的電池重新閉合電源開關(guān)才可再次對外部負(fù)載供電，否則電路不會(huì)自動(dòng)上電對外部負(fù)載供電。(4) 充電端口處設(shè)計(jì)一電流表，可以實(shí)時(shí)顯示充電電流的大小。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，充電之初充電電流比較大，12V的鋰電池可能會(huì)達(dá)到500mA左右，隨著充電時(shí)間增加，充電電流逐漸變小，最終趨于一個(gè)較小的穩(wěn)定值。通過觀察電流表的電流值，使用者也可以很好的判斷電池是否被充滿，這也將看不見摸不著的電流以數(shù)據(jù)的方式呈現(xiàn)出來，更加直觀明確。2 參考文獻(xiàn)：1閆石,數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)

10、.北京：高等教育出版社，1998.62 譚博學(xué).集成電路原理及應(yīng)用（第2版. 電子工業(yè)出版社3 苗匯靜. 集成原理與應(yīng)用M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20084胡紹杰.鋰離子電池工業(yè)的發(fā)展與展望 20035康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)部分.北京：高等教育出版社，20056趙勝，CMOS集成電路設(shè)計(jì)與分析.電子與封裝，2004.67苗匯靜. 集成原理與應(yīng)用M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008作品在何時(shí)、何地、何種機(jī)構(gòu)舉行的評審、鑒定、評比、展示等活動(dòng)中獲獎(jiǎng)及鑒定結(jié)果未參與過評審、鑒定、評比、展示等活動(dòng)。作品所處階段（ C ）A實(shí)驗(yàn)室階段 B中試階

11、段 C生產(chǎn)階段D （自填）技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式作品可展示的形式 R實(shí)物、產(chǎn)品 模型 圖紙 磁盤 現(xiàn)場演示R圖片 錄像 樣品使用說明及該作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢，提供該作品適用范圍及推廣前景的技術(shù)性說明及市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測1. 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢（1）充放電到一定的電壓都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)斷電實(shí)現(xiàn)對鋰電池的保護(hù)作用；（2）人機(jī)交互性強(qiáng)，便于人們給手機(jī)電池相機(jī)電池的充電；（3）整機(jī)功耗極低，性價(jià)比較高；（4）方便實(shí)用、小巧、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、可隨身攜帶。因此，在生活中可以廣泛的為大眾所接受與使用（5）實(shí)用性強(qiáng)，可規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化，帶來可觀經(jīng)濟(jì)效益。2. 適用范圍：（1）作電池組維修代換品有許多電池組：如筆記本電腦上用的那種，經(jīng)

12、維修發(fā)現(xiàn)，此電池組損壞時(shí)僅是個(gè)別電池有問題。可以選用合適的單節(jié)鋰電池進(jìn)行更換。（2） 制作高亮微型電筒筆者曾用單節(jié)3.6V1.6AH鋰電池配合一個(gè)白色超高亮度發(fā)光管做成一只微型電筒，使用方便，小巧美觀。而且由于電池容量大，平均每晚使用半小時(shí)，至今已用兩個(gè)多月仍無需充電。電路如圖四所示。2. 市場分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測：（1）鋰電池過充過放保護(hù)儀可集成在手機(jī)數(shù)碼相機(jī)等電子產(chǎn)品里，操作簡單，方便使用者在很多場合簡單輕易的使用，對操作人員不需要高的級數(shù)背景及水平要求，延長鋰電池的使用壽命、低功耗能進(jìn)一步保證產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。（2）該鋰電池過充過放保護(hù)儀的適用范圍將有利于拓展?jié)撛谑袌??？梢詳U(kuò)展到各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域、

13、實(shí)驗(yàn)室作為常規(guī)工具使用，為人們帶來便利，增進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益。專利申報(bào)情況提出專利申報(bào) 申報(bào)號 申報(bào)日期 年 月 日已獲專利權(quán)批準(zhǔn) 批準(zhǔn)號 批準(zhǔn)日期 年 月 日 R未提出專利申請科研管理部門簽章（簽章） 年 月 日C當(dāng)前國內(nèi)外同類課題研究水平概述說明：1申報(bào)者可根據(jù)作品類別和情況填寫。 2填寫此欄有助于評審。（1）采用恒定電壓給電池充電。輸入直流電壓高于所充電池電壓3伏即可。R1、Q1、W1、TL431組成精密可調(diào)穩(wěn)壓電路，Q2、W2、R2構(gòu)成可調(diào)恒流電路，Q3、R3、R4、R5、LED為充電指示電路。隨著被充電池電壓的上升，充電電流將逐漸減小，待電池充滿后R4上的壓降將降低，從而使Q3截止， LED

14、將熄滅，為保證電池能夠充足，請?jiān)谥甘緹粝绾罄^續(xù)充12小時(shí)。使用時(shí)請給Q2、Q3裝上合適的散熱器。本電路的優(yōu)點(diǎn)是：制作簡單，元器件易購，充電安全，顯示直觀，并且不會(huì)損壞電池通過改變W1可以對多節(jié)串聯(lián)鋰電池充電，改變W可以對充電電流進(jìn)行大范圍調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)是：無過放電控制電路。圖三是該充電板的印制板圖（從元件面看的透視圖）。（2）該電路主要由鋰電池保護(hù)專用集成電路。充、放電控制（內(nèi)含兩只溝道）等部分組成，單體鋰電池接在和之間，電池組從和輸出電壓。充電時(shí)，充電器輸出電壓接在和之間，電流從到單體電池的和，再經(jīng)過充電控制到。在充電過程中，當(dāng)單體電池的電壓超過時(shí)，專用集成電路的腳輸出信號使充電控制關(guān)斷，鋰電

15、池立即停止充電，從而防止鋰電池因過充電而損壞。放電過程中，當(dāng)單體電池的電壓降到時(shí)，的腳輸出信號使放電控制關(guān)斷，鋰電池立即停止放電，從而防止鋰電池因過放電而損壞，的腳為電流檢測腳，輸出短路時(shí)，充放電控制的導(dǎo)通壓降劇增，腳電壓迅速升高，輸出信號使充放電控制迅速關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)過電流或短路保護(hù)。（3）兩節(jié)鋰電池的充放電保護(hù)電路如圖一所示。由兩個(gè)場效應(yīng)管和專用保護(hù)集成塊S-8232組成，過充電控制管FET2和過放電控制管FET1串聯(lián)于電路，由保護(hù)IC監(jiān)視電池電壓并進(jìn)行控制，當(dāng)電池電壓上升至4.2V時(shí)，過充電保護(hù)管FET1截止，停止充電。為防止誤動(dòng)作，一般在外電路加有延時(shí)電容。當(dāng)電池處于放電狀態(tài)下，電池電

16、壓降至2.55V時(shí)，過放電控制管FET1截止，停止向負(fù)載供電。過電流保護(hù)是在當(dāng)負(fù)載上有較大電流流過時(shí)，控制FET1使其截止，停止向負(fù)載放電，目的是為了保護(hù)電池和場效應(yīng)管。過電流檢測是利用場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻作為檢測電阻，監(jiān)視它的電壓降，當(dāng)電壓降超過設(shè)定值時(shí)就停止放電。在電路中一般還加有延時(shí)電路，以區(qū)分浪涌電流和短路電流。D推薦者情況及對作品的說明說明：1由推薦者本人填寫。2推薦者須具有高級專業(yè)技術(shù)職稱，并與申報(bào)作品相同或相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者或?qū)I(yè)技術(shù)人員（教研組集體）推薦亦可。 3推薦者填寫此部分，即視為同意推薦。 4推薦者所在單位簽章僅被視為對推薦者身份的確認(rèn)。推薦者情況姓 名性別年齡 職稱工作單位通訊地址郵政編碼單位電話住宅電話推薦者所在單位簽章（簽章） 年 月 日請對申報(bào)者申報(bào)情況真實(shí)性做出闡述請對作品的意義、技術(shù)水平、適用范圍及推廣前景做出您的評價(jià)其它說明推薦者情況姓 名性別年齡職稱工作單位通訊地址郵編單位電話住宅電話推薦者所在單位簽章（簽章） 年 月 日請