无线充电开题报告

8级本科毕业设计（论文）开题报告表
学号：25 姓名：学院：专业：
学位论文题目锂电池无线充电装置设计
学位论文题目来源：1.科研 2.生产 3.教学（含实验） 4.其它
（在选项上打勾选择）
学位论文成果形式：1.硬件 2.硬件+软件 3.软件 4.纯论文（在选项上打勾选择）
学位论文研究内容一、研究现状及发展态势
锂电池无线充电技术是一个新兴技术，发展的时间很短但是非常迅速。

无线充电应用的范围很广，小到游戏周边产品充电（手柄双充、PS3充电器、XBOX360充电器），消费性电子产品（无线充电电动剃须刀、无线充电LED手电筒），数码产品（无线手机充电器、无线iPhone充电器、无线充电MP3），大到电动汽车锂电池无线充电电路等等，都有无线充电技术应用的空间。

近年来，国内外很多公司和科研机构都相继开发出各种各样的短距离无线充电装置。

在日本，一种无需插头和电源线的就能充电的混合动力汽车已经在2008年2月15日投入试运行，该汽车利用电磁感应原理以及电能转换等技术用无线的方式进行充电。

该车最高时速为80km/h，如果仅使用电能，充电一次可以行驶15km。

由于多个厂商的多种技术结构和产品的不同，在一定程度上造成了无线充电领域的混乱。

为了解决无线充电设备标准化和通用化的问题，2008年12月，由Convenient Power、Fulton Innovation、罗技、飞利浦、TI等八家公司组成的Wireless Power Consortium（无线充电技术协会)正式成立并制定了通用的无线电源充电标准，基于相同标准的不同品牌产品及充电台，能够互相识别并进行充电。

标准化的无线充电技术，将会有更加广阔的发展前景。

实现无线充电，能量传输效率高，便于携带成为充电系统的研究方向之一。

本设计就是一个由能量发送单元和能量接收单元两大部分组成，利用电磁感应原理实现电能无线传递的充电器。

二、选题依据及意义：
近年来，通过无线技术来传送电能已经成为可能，并且有很多公司已经将这项技术应用于无线充电领域。

而且随着充电效率以及充电电压的提高，有望在未来得到普及。

本课题是电动汽车无线充电装置的前期研究，相比于有线充电，无限充电有一下优点：第一，方便，无需金属电线接触的充电方式，只要在距离范围内即可直接充电；第二，安全，没有了外露的连接器，漏电、跑电等安全隐患都彻底避免了；第三，减少设备磨损和节约设备成本，由于不需要导线连接，所以没有充电接口的磨损，并且设备固定，减少了设备成本。

因此，发展电动汽车无线充电是很有科
研与生产意义的。

实现无线充电，能量传输效率高，便于携带成为充电系统的研究方向之一。

本设计就是一个由能量发送单元和能量接收单元两大部分组成，利用电磁感应原理实现电能无线传递的充电装置。

三、课题研究内容
本课题研究内容为锂电池无线充电装置设计，实现对单体锂电池进行充电，检测锂电池当前状态，并根据相应的状态或用户要求选择合适的充电模式，要求充电目标与充电电源无物理接触。

五、拟解决的关键问题和最终目标，以及拟采取的主要理论、技术路线和实施方案等
技术关键：
无线充电要实现充电的高效率、高精度、高可靠性运行，其技术关键有以下几点：
（1）充电桩的使用是面向大众，设计必须具备智能性自动控制，以满足各类人群的需求。

（2）克服主电路开关器件在开通和关断期间的损耗对于主电路效率的影响。

（3）建立最佳的充电方案，使动力电池组获得最长的寿命和最短的充电时间，并且达到最高的充电效率，这是设计
中要解决的核心问题。

（4）系统稳定性设计是获得高可靠性的保证。

最终目标：
（1）实现对单体锂电池进行充电，检测锂电池当前状态，并根据相应的状态或用户要求选择合适的充电模式
（2）充电目标与充电电源无物理接触
主要理论：
（1）系统建模理论。

系统模型在控制系统的研究中有着相当重要的地位，要对系统进行仿真处理，首先应当知道系统的数学模型，然后才可以对系统进行模拟。

同样，如果知道了系统的模型，才可以在此基础上设计一个合适的控制器，使得系统响应达到预期的效果，从而符合工程实际的需要。

（2）电导测试理论。

经过国际上大量的实验数据表明，电导值与电池容量呈很好的线形关系。

对于同一种电池，随着使用后电池容量的下降，该电池的电导值也会下降，这样的一个线形关系正是电导仪能够正确判定电池健康情况的基础。

（3）最优化技术理论。

最优控制的实现离不开最优化技术，最优化技术是研究和解决最优化问题的一门学科，它研究和解决如何从一切可能的方案中寻找最优的方案。

技术路线与实施方案：
（1）在MATLAB仿真环境下分别用不同的充电方法对充电模型进行测试，比较其充电时间，并根据充电方式对电池寿命的影响建立合适的数学表达式，利用MATLAB中的最优化工具箱进行优化设计，修改现有充电方案并使其能够得到满意的最优解。

（2）本设计可以采用ARM和专用充电管理芯片实现。

无线充电系统主要采用电磁感应原理，实现电源与电池之间不需要物理连接进行的能量耦合。

（3）系统工作时，在输入端将工频交流电经全桥整流电路变换成直流电、然后逆变转换成高频交流电流供给初级绕组。

通过一对形状和结构各不相同的PCB线路板绕组进行耦合，次级端口输出的电流为高频电流，再经过全桥整流电路变换成直流电，为电池充电。

由于采用PCB绕组线圈变压器，容易产生很大的漏磁电感，致使能量损失巨大，效率很低。

为了降低损耗，提高无线充电系统的效率，电容C与PCB绕组线圈的漏磁电感L构成串联谐振电路。

只要逆变电路工作在谐振频率，就可使耦合时能量损失最小，效率最高。

设计上应解决的问题：
如何检测锂电池当前状态，如何根据相应的状态选择合适的充电模式以及如何实现用电磁感应实现充电系统并减少能量损耗。

六、论文特色或创新点
检测锂电池的当前状态并自动或者按照用户要求选择合适的充电方式，实现智能化管理。

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日期：年月日。