2014年“挑战杯”立项申报书

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1、编号：暨南大学“挑战杯”竞赛等学生课外学术科技创新创业竞赛项目立项申报书类别：□A.哲学社会科学类社会调查报告和学术论文（□哲学、□经济、□社会、□法律、□教育、□管理）□B.自然科学类学术论文（□机械与控制、□信息技术、□数理、□生命科学、□能源化工）√□C.科技发明制作√（□机械与控制、□信息技术、□数理、□生命科学、□能源化工）□D.创业计划（□产品、□服务）项目名称：锂电池储能的智能管理系统所属学院：电气信息学院申报负责人：指导老师：推荐专家：一、申报者情况说明：A、B、C、D类项目均需填写此页。10申报负

2、责人情况姓名性别男出生年月学号学历√□本科□硕士□博士学院、年级宿舍地址E-mail手机号码QQ号码其他申报者情况姓名性别学院、年级学历学号√申报项目为：□个人项目/□集体项目。资格认定以上申报者均为我校正式注册的全日制本科生或研究生。院系教务秘书签章：年月日二、申报项目情况说明：A、B、C类项目填写此页。10项目名称锂电池储能的智能管理系统项目的基本内容、意义摘要、研究思路和方法基本内容：锂电池是一类以锂金属或锂合金为负极材料的一种电池，由于锂电池的加工、保存、使用，对环境的要求非常高，锂电池长期没有得到很好地应

3、用。如今，由于锂电池良好的储能特性，已经广泛应用于手机、摄像机、电脑等电子产品。出于能源和环境的考虑，锂电池在水力、火力、风力和太阳能灯储能电源系统，银行、企业的不间断电源，以及电动汽车、航空航天等领域得到了快速的发展。但是，锂电池的过流、过充、过温、过放以及充放电均衡问题都会影响锂电池的效率和寿命，甚至导致锂电池爆炸等安全性问题。针对目前储能站和电动汽车等的大量锂电池在管理中存在的问题，本项目对锂电池的管理系统(BatteryManagementSystem,BMS)的开发进行了研究设计。研究锂电池的充放电均衡问

4、题、锂电池的剩余容量(StateOfCharge,SOC)估算方法，并设计电流监测、各节电池的电压监测、温度监测等监测模块，实现故障报警、故障定位、异常情况处理以及锂电池的充放电均衡。研究过程中，先通过理论研究分析，然后MATLAB中Simulink、Spice电力电子分析软件进行模拟，最后设计储能锂电池的智能管理模块。意义摘要：10如今，随着电子、电力等科技水平的不断提高，对电源的要求也越来越高。储能站锂电池对市电削峰填谷削峰填谷，也可实现企业、银行的不间断供电等等。研究并设计一个完整的锂电池管理系统(BMS)，

5、从而充分利用锂电池的容量、延长锂电池的使用寿命、提高锂电池的充放电效率以及提高安全可靠性，对锂电池充放电过程中的过充、过放、过温、过流等各种异常情况进行监测，从而有效地防止损坏锂电池。因此，设计一款功能完善、成本低的锂电池管理系统(BMS)具有一定的研究意义和市场需求。研究思路和方法：本研究是在全球环保意识的增强和能源问题的突出的背景下展开的。在本次设计中，将BMS分为几个模块：测量模块、均衡模块、微处理器模块、故障报警处理模块、充放电模块。测量模块：首先将锂电池进行分组管理，例如8个锂电池为一组，通过电压传感器或

6、者AD转换收集每节电池的电压信息，用温度传感器以及电流传感器分别进行测量电池组的温度和电流。处理器模块：处理器主要是实现计算和控制功能，处理器将测量模块得到的电压、电流、温度进行计算处理，通过计算得到锂电池的剩余容量(SOC10)，并将电压、电流、SOC与阀值进行比较，判断是否处于异常状态，亦可控制主电路以及均衡电路的控制开关，然后将数据反映到上位机。均衡模块：锂电池由于生产工艺和材质的差异性以及性能参数的不断积累、使用环境差异和新旧差异等原因使得锂电池性能不一致。从而在充电过程中，当部分电池充满电时，而其他电池未

7、达到充满状态，在放电过程中，部分电池已经放完电而其他电池仍存大量剩余容量，如此导致电池组存储的容量没有得到充分利用，降低了电池的效率。因此，很有必要通过均衡电路来平衡串联的锂电池的容量。而；锂电池的剩余电量在一定条件下与锂电池的开路电压成线性关系，因此在要求不高的条件下可以直接均衡锂电池的电压，或者可以通过微处理器计算SOC后通过控制均衡电路的电子开关实现锂电池均衡。故障报警处理模块：微处理器得到锂电池组的电压、电流、温度和剩余容量SOC之后将其与各自的阀值进行比较，当出现过充、过放、过流、过温等异常现象时，便进行

8、报警并且通过控制电子开关断开电路，打开保护装置，同时定位故障的位置和原因，从而有效地避免安全事故。充放电模块：10在充电过程中，如果刚开始电压低于摸个较低阀值时，应先进行电池预充电，避免电池在低电压时大电流对锂电池的损坏。之后一段时间进行恒流充电，电压上升，当电压达到电池的额定充电电压时，充电电路切换为恒压充电模式，电流缓慢下降，当电流低于某个阀值时，充电完