毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告

文 献 综 述

1.课题的理论意义和应用价值

锂离子电池：是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li 从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。1982年伊利诺伊理工大学的两位研究人员发现锂离子具有嵌入石墨的特性首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室制成功。1991年日本索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。它是把锂离子嵌入碳（石油焦炭和石墨）中形成负极（传统锂电池用锂或锂合金作负极）。正极材料常用LixCoO2 ,也用 LixNiO2 ，和LixMnO4 ，电解液用LiPF6 二乙烯碳酸酯（EC） 二甲基碳酸酯（DMC）。使其综合性能提高在21世纪有很大的占有市场。我国已成为电池行业最大的生产国和消费国，该行业年均生产值可以达到40亿美元。

如今的锂粒子电池质量轻，比容量大，放电功率高、快充性能好和循环寿命长等优点,使其在电动汽车、电动工具、储能装置、航天航空、电子产品等领域得到广泛地应用。但是使用时锂粒子电池也有其自身的缺点1.锂粒子在充电时，正级中的锂粒子溶出太多回不到原理的状态，致使电池放电时锂离子不能填充到正极的通道会造成电池充不进电永久破坏2.锂离子电池放电放到终点时，内部物质发生质变即负极上的石墨层中的锂离子全部脱落，下次充电时没有锂离子的负极石墨层就不能保证回路通畅，所以要采取控制放电电压的大小。3如果不慎电池短路或者充放电电流过大就会使内部温度过高而损耗能量，这样会缩短放电时间。尤其近年来随着石油资源短缺与环境污染的加剧为解决能源污染问题锂离子电池这种新型的绿色产业已被各国政府积极推动。锂离子电池的充电 控制系统 就 变得十分的重要。

锂离子电池的充电控制系统成为锂离子电池的发展的关键技术之一。

2.国内外研究现状，发展动态

自从1992年索尼公司研发成功锂离子电池后，在过去的20多年里国外对锂离子的控制系统进行了广泛的深入的研究。2000年以前世界上的锂离子电池基业由日本独霸。尤其在近十几年里随着电动汽车的出现，许多大的汽车生产厂商和电池生产商对锂离子电池做了大量的实验和研究开发出了许多锂离子电池控制系统。例如德国的Mentzer EleCTRonic gmbh和Werner Retzlaffzai在1991年设计了BADICHEQ系统以及改良版的BADICOACH系统可以对电池的电压，电流以及温度进行测量，并将数据进行解码，能够与PC机通信，显示电池剩余电量并对其进行保护，用PWM信号输出线来实现控制电流和电压值。另外还有德国的BATTMAN系统以及美国通用公司的EV1控制系统以及等等。国内的锂离子电池控制系统主要是由高校和一些汽车生产厂商和电池管理厂商联合起来共同研发经过多年努力研发了许多优秀的系统并投入研究，例如清华大学的EV-6580轻型电动客车配套的电池管理系统。可以实时测量和监控电池充放电电流以及电压等参数，提供过冲过放保护，以及开发了与系统相匹配的充电系统。2003年全球生产锂离子电池12.5亿只，其中中国生产4.5亿只.我国锂离子电池产业仍将保持年平均30%以上的增长速度。我国的锂离子发展仍有巨大前景。

3.控制系统的基本知识和基本设计

充电过程中的过压过流以及过温等异常状态都会对锂电池的性能和寿命产生不良的影响，因此，具体要求包括（1）终止充电的电压精度在额定值的一定数值以内（2）涓流，，恒流，恒压三段式安全高效充电控制，充电允许温度在一定温度，在大电流时需要对温度进行检测超出上线温度后逐渐减小电流并且在超过设定温度额定值时能停止充电并保证充电电流不超过设定的上限值（4）充电器应能对过放的电池进行修复。