随着海洋检测技术的发展,海洋浮标已经成为海洋探测和海上资源开发的重要工具。如何为海洋浮标搭载的系统供电以及达到有限能源的高效利用,是海洋浮标系统面临的关键问题。基于这些问题,本文设计了一种适用于海洋浮标的能量收集与电源管理系统。首先研究了光伏电池与锂离子电池的输出特性,建立了基于光伏电池等效电路和锂离子二阶Thevenin等效电路的Simulink模型,仿真模型体现了光伏电池和锂离子电池的输出特性;根据仿真得到的结果,开展了能量管理的技术研究,分析了系统各部分的需求,设计了系统的整体方案。根据系统的整体方案,设计了包括太阳能收集模块、电压转换模块、单片机控制模块、V/I检测模块、锂电池保护模块和海浪振动能量收集模块的硬件系统。在此基础上,设计了太阳能最大功率点跟踪算法,对光伏充电进行优化;设计了基于二阶Thevenin模型的EKF-SOC算法,根据电池端电压对电池荷电状态进行估计;设计了负载电源管理策略,根据外界能量的输入功率和电池剩余电量,对负载工作模式进行调整,提高了能量的利用效率。最后对系统进行了测试,系统各模块可以与设计的算法相互配合,实现了太阳能的高效收集、锂电池荷电状态估计以及负载工作模式的调整;同时根据系统需求,实现了锂电池端电压到3.3V、±5V、±7V的电压转换,海浪振动能量收集器输出能量的收集以及硬件上的锂电池保护。测试结果表明,系统可正常、稳定的工作,满足设计需求。