一、任务
设计并制作用于电池储能装置的双向DC-DC变换器，实现电池的充放电功能，功能可由按键设定，亦可自动转换。系统结构如图A-1所示，图中除直流稳压电源外，其他器件均需自备。电池组由5节18650型、容量2 000～3 000 mAh的锂离子电池串联组成。所用电阻阻值误差的绝对值不大于5%。
图A-1电池储能装置结构框图
二、要求
1.基本要求
接通S1、S3，断开S2，将装置设定为充电模式。
(1)U2=30 V条件下，实现对电池恒流充电。充电电流I1在1～2 A范围内步进可调，步进值不大于0.1 A，电流控制精度不低于5%。
(2)设定I1=2 A，调整直流稳压电源输出电压，使U2在24～36 V范围内变化时，要求充电电流I1的变化率不大于1%。
(3)设定I1=2 A，在U2=30 V条件下，变换器的效率η1≥90%。
(4)测量并显示充电电流I1，在I1=1～2 A范围内测量精度不低于2%。
(5)具有过充保护功能：设定I1=2 A，当U1超过阈值U1th=(24±0.5)V时，停止充电。
2.发挥部分
(1)断开S1、接通S2，将装置设定为放电模式，保持U2=(30±0.5)V，此时变换器效率η2≥95%。
(2)接通S1、S2，断开S3，调整直流稳压电源输出电压，使US在32～38 V范围内变化时，双向DC-DC电路能够自动转换工作模式并保持U2=(30±0.5)V。
(3)在满足要求的前提下简化结构、减轻重量，使双向DC-DC变换器、测控电路与辅助电源三部分的总重量不大于500 g。
(4)其他。
三、说明
(1)要求采用带保护板的电池，使用前认真阅读所用电池的技术资料，学会估算电池的荷电状态，保证电池全过程的使用安全。
图A-1电池储能装置结构框图
二、要求
1.基本要求
接通S1、S3，断开S2，将装置设定为充电模式。
(1)U2=30 V条件下，实现对电池恒流充电。充电电流I1在1～2 A范围内步进可调，步进值不大于0.1 A，电流控制精度不低于5%。
(2)设定I1=2 A，调整直流稳压电源输出电压，使U2在24～36 V范围内变化时，要求充电电流I1的变化率不大于1%。
(3)设定I1=2 A，在U2=30 V条件下，变换器的效率η1≥90%。
(4)测量并显示充电电流I1，在I1=1～2 A范围内测量精度不低于2%。
(5)具有过充保护功能：设定I1=2 A，当U1超过阈值U1th=(24±0.5)V时，停止充电。
2.发挥部分
(1)断开S1、接通S2，将装置设定为放电模式，保持U2=(30±0.5)V，此时变换器效率η2≥95%。
(2)接通S1、S2，断开S3，调整直流稳压电源输出电压，使US在32～38 V范围内变化时，双向DC-DC电路能够自动转换工作模式并保持U2=(30±0.5)V。
(3)在满足要求的前提下简化结构、减轻重量，使双向DC-DC变换器、测控电路与辅助电源三部分的总重量不大于500 g。
(4)其他。
三、说明
(1)要求采用带保护板的电池，使用前认真阅读所用电池的技术资料，学会估算电池的荷电状态，保证电池全过程的使用安全。
(2)电池组不需封装在作品内，测试时自行携带至测试场地；测试前电池初始状态由参赛队员自定，测试过程中不允许更换电池。(3)基本要求(1)中的电流控制精度定义为
，其中I1为实际电流、I10为设定值。
(2)电池组不需封装在作品内，测试时自行携带至测试场地；测试前电池初始状态由参赛队员自定，测试过程中不允许更换电池。(3)基本要求(1)中的电流控制精度定义为
，其中I1为实际电流、I10为设定值。
(4)基本要求(2)电流变化率的计算方法：设U2=36 V时，充电电流值为I11；U2=30 V时，充电电流值为I1；U2=24 V时，充电电流值为I12，则
。
(4)基本要求(2)电流变化率的计算方法：设U2=36 V时，充电电流值为I11；U2=30 V时，充电电流值为I1；U2=24 V时，充电电流值为I12，则
。
(5)DC-DC变换器效率
，其中P1=U1·I1，P2=U2·I2。
(6)基本要求(5)的测试方法：在图A-1的A、B点之间串入滑线变阻器，使U1增加。
(7)辅助电源需自制或自备，可由直流稳压电源(US处)或工频电源(220 V)为其供电。
(8)作品应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。
(9)制作时应合理设置测试点(参考图A-1)，以方便测试；为方便测重，应能较方便地将双向DC-DC变换器、测控电路与辅助电源三部分与其他部分分开。
(10)设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出，在附件中提供作品较清晰的照片。
四、评分标准
(5)DC-DC变换器效率
，其中P1=U1·I1，P2=U2·I2。
(6)基本要求(5)的测试方法：在图A-1的A、B点之间串入滑线变阻器，使U1增加。
(7)辅助电源需自制或自备，可由直流稳压电源(US处)或工频电源(220 V)为其供电。
(8)作品应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。
(9)制作时应合理设置测试点(参考图A-1)，以方便测试；为方便测重，应能较方便地将双向DC-DC变换器、测控电路与辅助电源三部分与其他部分分开。
(10)设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结果。完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出，在附件中提供作品较清晰的照片。
四、评分标准
续表
续表
有关全国大学生电子设计竞赛优秀作品设计报告选编 2015年江苏赛区的文章
本设计的系统框架如图A-7-2所示。图A-7-2本设计系统框图2.双向DC-DC变换拓扑的选择首先，由于发挥部分对整体工作电路总重量不大于500 g的要求，带有变压器等器件的隔离式双向DC-DC电路本设计并未考虑。图A-7-4Sepic/Zeta BDC拓扑方案3：Buck-Boost双向DC-DC变换器。图A-7-5Buck-Boost BDC拓扑综上可知，在排除了隔离型双向DC-DC拓扑后，实际可选的拓扑结构非常有限，Cuk与Sepic结构相比于方案3不仅元件更多，而且不适用于大功率场合，所以我们选择方案3。......
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2023-06-23
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