锂离子电池自动充放电系统的设计开题报告

本科毕业设计开题报告题目：锂离子电池自动充放电系统的设计专题：院（系）：电气与信息工程学院班级：电气09-12班姓名：徐圣男学号：24号指导教师：朱显辉教师职称：讲师黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告

题目锂离子电池自动充放电系统的设计来源工程应用1、研究目的和意义随着微电子技术的快速发展，使得各种各样的电子产品不断的涌现，并朝着便携和小型轻量化的趋势发展。为了能够更加有效地使用这些电子产品，可充电电池得到快速的发展。常见的可充电电池包括镍氢电池、镍镉电池、锂电池和聚合物电池等。其中，锂电池以其高的能量密度、稳定的放电特性、无记忆效应和使用寿命长等优点得到广泛的应用。目前绝大多数的手机、数码相机等均使用锂电池。电池的使用寿命和单次循环使用时间与充电器维护过程和使用情况密切相关。一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足，而且还可以对电池起到一定的维护作用，修复由于使用不当而造成的记忆效应，即电池活性衰退现象。但锂电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻，对保护电路的要求较高。其要求的充电方式是恒流恒压方式，为有效利用电池容量，需将锂离子电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度(精度高于1%)。另外，对于电压过低的电池需要进行预充充电终止检测除电压检测外。还需采用其他的辅助方法作为防止过充的后备措施，如检测电池温度、限定充电时间，为电池提供附加保护等。为此，研发性能稳定、安全可靠、高效经济的锂电池智能充电器显得尤为重要。本课题采用单片机为控制电路来制作一个能用LCD显示充电电压和电流，能够定时开关和充完自动停充的4.2V的锂电池智能充电器。采用单片机和充电集成电路进行充电器的设计，不但能够实现对锂电池进行充电，而且还能够实现相应的过压和温度保护，从而可以充分发挥锂电池的性能，并避免了充电器在充电时可能对电池造成损害的情况发生，具有一定的智能功能。该方案有效地保护了电池、缩短了充电时间并尽量延长锂电池的使用寿命，符合目前的环境保护潮流。本课题的研究成果广泛应用于手机、MP3等便携式电子产品，为人类日常生活和生活质量的提高有着深远的意义。5、方案的可行性分析：2001年锂离子电池产量为2.2亿只,随着国内电池厂家生产技术的进一步提高,基于成本的原因,2006年中国超越日本成为锂离子电池的第一生产大国,至今中国在全球锂离子电池行业的优势十分明显.随着各种用电器具飞速发展,锂离子电池以其可再次充电.轻巧.电容量大.寿命长.安全性好.电压和比能量高等优点,使其市场前景越来越大,广泛应用于:(1)移动电话.数码像机.数码摄像机.笔记本电脑.便携式测量仪器.小型医疗器械.电动玩具.电动吸尘器.便携式电动工具.照明装置.太阳能照明等小型轻量化电子装置电动剃须刀.电动牙刷.等日用电器.(2)动力电源:如电动汽车(ElectricVehicle,EV).混合电动汽车(HybrideElectricVehicle,HEV).电动自行车.高尔夫球车.电动巡逻车等电动车系列.在军用电源领域也占着重要的地位.如:潜艇备用电源.火炮控制电源.装甲车启动电源.军用照明等.能源和环保是实现可持续发展的必然条件，减少和消除对石油的依赖是一项有关全球经济安全和能源安全的紧迫任务。锂离子电池作为一种高性能的可充电的绿色能源，在各种产品和交通工具中得到越来越多的应用。以高能二次锂离子电池驱动的电动汽车于油电混合汽车，受到世界各国的重视和研究开发，这为锂离子电池中的代表者磷酸铁锂动力电池（LiFeP04）在广阔的市场创造了新的商机.（3）目前中国仍是世界上锂离子电池最大消费国，伴随着新能源汽车的迅速发展以及国家相关政策的强力支持，这一趋势将继续得到延续。据相关资料的统计，至2015年，国内锂电池年度产销量将可达到500亿美元.锂离子电池是国际上于90年代初兴起的最新一代二次电池产品，在90年代末期才进入大规模产业化制造，距今还不到二十年时间，产品现还属于成长型生命期，未到成熟型高峰期所以市场前景非常广阔。锂离子电池属于高新科技产品，具有较高的技术含量，因此在未来相当长的一段时间内，在技术方面不存在市场危险。6、时间进程毕业设计期限：自2013年3月1日至2013年6月16日。第一阶段（4周）：寻找跟该课题有关的资料、期刊、论文，并要进行整理、分析，总结出系统的设计方案，并且攥写开题报告、文献综述、外文翻译。第二阶段（3周）：硬件电路设计，用Protel软件画硬件原理图和硬件框图。第三阶段（3周）：简单的绘制出软件流程图。第四阶段（1周）：设计作品的调试与完善，直到达到各类指标。第五阶段（4周）：完成论文的撰写，论文的修改，并进行论文的答辩。7、参考文献：[1]桂长清.动力电池[M].北京:机械工业出版社,2009[2]郭炳焜.锂离子电池[M].长沙:中南大学出版社,2002[3]吴宇平.锂离子电池-应用与实践[M].北京:化学工业出版社,2004[4]吴宇平.聚合物锂离子电池[M].北京:化学工业出版社。[5]吴宇平.聚合物锂离子电池[M].北京:化学工业出版社,2007:178-1802007:180-180[6]Cheekati,SreeLakshmi.GraphemesBasedAnodeMaterialsforLithium-IonBatteries[D].America:WrightStateUniversity,2000[7]钟国华,吴玉广.锂电池保护电路的芯片设计[J].通信电源技术.2003(5):24-27[8]周亚楠.ResearchandImplementationoftheLithiumBatteryManagementSystem[D].青岛:中国海洋大学,2008[9]陈立剑,蒋炜,陈方亮.智能化锂电池充电系统研究[J].船电技术.2011,31(2):17-20[10]张卫平,张英儒.现代电子电路原理与设计[M].北京:原子能出版社,1996[11]MAXIMCOM.Portabledevicesneedhighperformancebatterychargers[M].America:MaximCom,2000[12]昆山盛鸿信息科技有限公司.锂电池电源的智能负载分配电路[P].CN.201110088362.7.2011-04-08[13]李洪,戴永军,李向锋.基于单片机控制的锂电池充电和保护系统[J].电工技术杂志.2009,15(9):57-58[14]创杰科技股份有限公司.锂电池充电控制系统[P].CN.200610106895.2.2006-08-09[15]唐雁彬.三极管自动分选机硬件电路及其软件系统设计[D].成都:电子科技大学,2010[16]王青松,孙金华,姚晓林等.锂离子电池中的热效应[J].应用化学,2006

指导教师意见:

教师签字：年月日毕业设计领导小组意见:组长签字：年月日填表说明：1、题目：为选定的题目，不要把专题写入此项2、专题：如果有专题，填此项，如果没有专题不填此项；3、院（系）：按二级院系填写（如资源与环境工程学院或外语系）4、指导教师：如果有两个以上的教师指导，可填老师A/老师B（两位老师必须都为讲师以上职称，否则只填具有讲师以上职称的老师）5、教师职称：是指指导教师职称，如果有两个以上的教师指导，可填职称A/职称B，老师与职称一定要对应上，前后顺序不能颠倒；6、题目来源：可填教师科研、假想等，具体参考“毕业设计（论文）题目汇总表”；7、国内外发展情况：要依据文献资料论述的情况，进行归纳总结提炼，要国内、国外都要涉及到；8、研究/设计的目标：要由教师给出，与任务书中的一致；9、时间进程：要有详细的安排，如：开题时间：3月1日—3月5日撰写论文：3月6日—6月20日论文打印：6月21日—6月25日论文答辩：6月28日时间安排尽可能细一些，同时考虑到任务书上给定的任务日期；10、指导教师意见：如果有两位以上的指导教师，并且都具有讲师以上职称，要全部签名。如果有一人不具有讲师以上职称，则只需具有讲师以上职称的教师签字。第二章锂离子电池特性和充电方法本文设计的是对锂离子电池充电的芯片，因此有必要对锂离子电池的结构和特性进行一些了解。本章首先对铿离子电池化学原理及特性作了简要介绍，并说明锂电池在使用过程中必须注意的问题，最后介绍了锂电池的常用充电方法。2.1锂离子电池化学原理锂电池主要分为两大类，一次锂电池和可充电锂电池。一次锂电池只适用于某些特殊场合，这里不作详细介绍。本章着重介绍可充电锂离子电池，可充电锂电池又可以分为锂离子电池(Li-Ion)和锂聚合物电池(Li-Polymer)[3]。锂是元素周期表中原子量最小、比重量小、电化学当量最小、电极电势最负的金属。锂作为负极的锂电池具有开路电压高、比功率高，放电电压平稳，适用范围大和使用寿命长等特点。早期的锂电池直接在负极中使用金属锂，容易在充电过程中产生锂沉积和锂结晶，并产生腐蚀现象，大大缩短了电池的循环寿命，严重时可造成电池短路甚至爆炸。为了解决这一问题，人们开发出了锂离子电池。所谓锂离子电池，是在正极和负极中采用可以容纳铿离子的活性材料，使锂离子随着充放电从正极转移到负极或者从负极转移到正极。电池通过正极铿金属氧化物中产生的锂离子在负极活性碳中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程。当对电池进行充电时，正极上的锂原子电离成锂离子与电子。生成的锂离子通过电解液运动到负极。而作为负极的活性碳呈层状结构，它有很多微孔，在负极复合的锂原子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高