相对于传统铅酸蓄电池,磷酸铁锂电池具有无记忆效应、平台电压高、能量密度大、自放电率低和安全性高等众多优点,能很好的满足船用新能源系统的大容量储能需求。随着锂电池技术日趋成熟,价格不断降低,其在船舶推广应用更具优势。但锂电池如果发生过充、过放、温度过高或过低,会影响其性能,严重时会损坏甚至引发安全事故,且为满足船用储能系统容量和电压等级需求,需将单体电池先串联升压,再并联扩容组成高电压、大容量的储能单元,而成组使用的锂电池存在“木桶效应”。为保证船舶锂电池储能系统安全稳定运行,必须配备一套电池管理系统(Battery management system,BMS),中国船级社2014年发布的《太阳能光伏系统及磷酸铁锂电池系统检验指南》亦有明确规定。本文以船用环境下大容量锂电池储能系统为对象,重点针对SOC估算和系统故障诊断方法展开研究,并完成了一套船用锂电池储能及其管理系统的软硬件设计。主要完成了以下工作:(1)通过测试锂电池在不同放电倍率下的OCV-SOC曲线和可用容量,分析了锂电池的相关特性及不同阶数拟合多项式的拟合精度;结合安时积分法和开路电压法估算SOC值,利用倍率修正系数修正锂电池倍率特性,并在充放电末期引入开路电压法矫正SOC初始值,以提高SOC估算精度;(2)分析船用新能源系统储能装置的需求和特点,参照锂电池储能船用检验指南,完成了船用储能系统的总体结构设计;考虑到采样精度、布置方便及监控的实时性,完成了基于分布式拓扑结构的电池管理系统设计;(3)研究船用锂电池储能系统的故障现象及机理,并依据电池特性制定故障诊断策略及处理方法;为便于船上管理人员维护储能系统,并及时得到陆地技术专家的支持,设计一套基于4G网络和B/S结构的岸端远程无线监视系统;(4)根据整体功能需求,完成船用锂电池储能装置管理系统软硬件设计。实现锂电池储能系统的充放电管理、温度控制、剩余电量估计和安全保护等功能,还具有实时监测和故障在线远程诊断功能。