基于USB接口的锂离子电池充电电路设计与实现

基于USB接口的锂离子电池充电电路设计与实现

一、基于USB接口的锂离子电池充电电路设计与实现(论文文献综述)

常书惠[1](2021)在《便携电子设备快速充电的原理与实现》文中研究指明本文介绍了便携终端设备快速充电对电池的要求,电池需要具备的特性,以及电池充电的过程和管理方法,并介绍了快速充电的原理架构、实现方式、相关协议和接口标准。

李西[2](2020)在《基于S32K144的无线电池管理系统主控单元设计》文中指出汽车保有量剧增引起的环境问题日益严峻。相较于传统燃油汽车,电动汽车具有高效、节能、无污染的优点,同时可以降低对不可再生能源的依赖性。电动汽车通常由动力锂离子电池组提供动力,动力电池组由多节单体锂电池串并联组成,由于生产差异等因素造成单体电池不一致的情况会影响电池组使用寿命,因此电池管理系统(battery management system,BMS)应运而生。目前电池管理系统相关技术研究已成为了一个热门课题。通过分析锂离子电池特性和常用电池等效模型优缺点,该设计以二阶RC等效模型为基础,采用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)算法实现电池荷电状态(State of Charge,SOC)的估算,并在MATLAB/Simulink中搭建仿真电路,验证等效模型和SOC估算精度。根据电池管理系统功能要求,该设计选取汽车级单片机S32K144作为无线电池管理系统主控单元的中央处理芯片,并将主控单元硬件电路分为中央处理器模块、电源模块、CAN及RS485通讯模块、电流采集模块、总电压采集及绝缘监测模块、存储器模块和无线通讯模块等部分,使用模块化设计以提高系统可靠性。传统通讯方式通讯线路连接及铺设困难,线路故障点难以检测与排除,布局固定不可移动,因此选取nRF2401射频芯片搭建了一款无线通讯模块用于主从间的通讯,有效克服了上述缺点。依据电路原理图使用Altium Designer进行硬件电路搭建,并在uVision Keil MDK开发环境下编写代码,将代码输入焊接测试好的主控单元以实现各模块功能。本文设计并搭建了电池管理系统实验平台,以验证系统是否满足功能要求。实验结果表明,本文提出的无线电池管理系统主控单元能够满足系统功能要求。在EKF算法的支持下,电池SOC估算误差小于3%;当电池处于过充、过放或者温度过高等异常状态时,该系统能够通过切断继电器或者限制电池组输出功率等方式保护电池组,并将报警信息及时发送至整车控制器以提醒驾驶员,从而有效延长电池组使用寿命,保障电动汽车安全行驶。

郑翔[3](2020)在《无线可充电传感网络的节点监控与充电路径规划研究》文中认为当前无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)在很多领域均发挥着重要的作用。但节点供电问题一直都是制约WSN发展的瓶颈。传统供电方式中,干电池和新型能源供电会受到电池容量和所处环境制约。而在WSN中部署很多静态充电设备的方式会增加系统成本,针对传统节点供电方式的不足,采用无线供电的方式,按照规划好的路线使移动充电小车为节点动态充电,物联网平台对节点进行监控。解决了WSN供电方式中长期存在的接触磨损问题,同时达到了充电路径科学化,节点状态可视化的目标。在完成系统设计的过程中,主要解决了节点和无线充电平台的硬件设计、节点嵌入式端的软件开发和物联网OceanConnect平台上的软件配置、移动充电小车路径规划算法实现等问题。达到了预期的效果,移动充电小车可以为节点正常充电,节点采集电池电压、功耗、环境温湿度信息并成功上传到OceanConnect平台上清晰显示,OceanConnect平台可正常下达指令,收到指令的节点将采集的GPS信息上传。在粒子群算法为蚁群算法提供迭代初期信息素指导后,增强了蚁群算法全局搜索能力。用改进后的蚁群算法为移动充电小车设计的最短哈密顿回路在距离方面相较基本蚁群算法有明显的缩短。按照实验预设的目的搭建好机器人平台,并将设计好的栅格法、改进蚁群算法和动态窗口算法引入到ROS系统的相应功能包中,来作为科学的避障策略,经测试Turtlebot机器人可成功躲避静动态障碍物。最后,在Matlab平台上将改进蚁群算法和基本蚁群算法作对比。得出,在最短路径方面,改进蚁群算法缩短了 1.08%;完全收敛时迭代次数减少了 61.8%。由此可知,改进蚁群算法更适合作为移动充电小车的路径规划算法。并完成了移动充电小车行进过程中的避障实验,结果表明,Turtlebot机器人对障碍物反应灵敏,可以成功避障,在ROS系统中产生此路径规划图。图[67]表[6]参[71]

王忠涛[4](2020)在《具有学生定位和考勤功能的校园安全监管系统》文中研究说明校园安全是社会公共安全的重要组成部分,一直以来受到全社会的广泛关注,它关乎到每一名学生的健康发展和学习成才。安全的校园环境对于学生的学习和成长有诸多益处,学校和家长都想关注学生在学校的活动轨迹和是否准时到达校园、按时的上课等,这些信息都需要有科学的方法来解决。本文将Zig Bee无线传感技术和AGPS技术应用到校园安全中,针对学生的定位和考勤进行科学的数据统计,有助于提高学生在校园的安全和教学质量。本文依托长春市科技计划项目“基于大数据的智慧校园管理平台关键技术研究”以及吉林省科技发展计划项目“基于多传感大数据融合的平安校园建设关键技术研究”,设计并实现了一套具有学生校内定位和自动考勤统计功能的校园安全监管系统。本文主要研究和完成以下四方面的工作:(1)提出了由协调器、Zig Bee路由器、参考点、移动节点组成的树干式Zig Bee网络方案,并完成的各节点的硬件电路设计和软件编程。在室内采用Zig Bee技术实现学生身份的准确识别、必要的实时定位和自动考勤,解析定位和考勤的数据可以知道学生的楼层活动轨迹和课堂出勤情况。(2)设计了一种基于AGPS技术的实时定位和自动考勤系统,AGPS技术是GPS技术和移动通信运营基站结合的技术。在室外应用AGPS技术记录学生的坐标数据和时间数据,分析室外的学生坐标和时间数据可以得知学生在校园内的活动情况和进出学校的时间。(3)为了提高定位精度,提出了最优估计技术的人员定位算法。利用卡尔曼滤波算法将RSSI值进行处理,提高RSSI值的准确性,运用三边测量法得出学生的坐标。(4)利用软件开发工具设计客户端、服务器端和数据库。客户端实现二维平面上显示学生定位和考勤的功能,服务器端连接Zig Bee网络和GSM/GPRS网络,数据库储存学生的定位和考勤数据。经过实际测试,本文所设计的校园监管系统能够完成学生在校园里的活动轨迹的定位数据和在校的考勤时间,查看学生定位数据,可以告知学生那些是潜藏的风险,从而避免安全隐患的存在。检查学生考勤时间和学生课堂的出勤率,有利于提高学校的教学质量。本文研究的技术对校园安全监管系统的建设具有一定的应用价值和技术支撑,也在智慧校园建设中发挥一定的作用。

简熙[5](2020)在《焦炉测温机器人电池管理系统研究》文中研究表明长期以来焦炉立火道温度依靠人工通过炉面看火孔测量,为了实现焦炉立火道自动测温,设计了一种可以自动完成测温工作的机器人。该机器人的动力来由单体锂离子电池串联并联构成的电池组,锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、自放电率低、无记忆效应等优点。为了确保机器人安全稳定工作,需要及时反馈电池的电压、电流、温度、荷电状态(SOC)、健康状态(SOH)等信息。因此,在机器人控制系统上引入电池管理系统(BMS)对机器人安全稳定操作具有十分重要的意义。论文以机器人的锂离子电池组为研究对象,首先对机器人工作机理、运行工况的动力需求进行了深入分析。对当前几种常用的SOC、SOH估算方法进行分类总结,初步选择功率积分法结合开路电压法的算法估算SOC,并提出了一种根据当前SOC值,可以在线估算的改进型容量法估算SOH。通过在COMSOL软件上建立均质多孔模型,对锂电池组的状态变化进行仿真。根据仿真结果,验证了在机器人电池组上开路电压法的SOC估算可行性,并在此基础上对SOC估算方法进一步优化,利用局部峰值电压代替开路电压,最终确定了局部峰值电压结合功率积分的SOC估算方法,相对传统方法,此方法对电路硬件要求更简单。结合机器人的实际情况,设计了主从式电池管理系统,以PLC为下位机,在机器人上及时采集数据并做初步分析,PC为上位机对数据进一步处理并对PLC的控制进行决策,并把电池状态反馈至人机界面。上位机与下位机之间通过GPRS DTU设备以Mod Bus协议点对点通讯。对电池组设计了带有被动均衡的电池保护电路,基于霍尔元件设计了电压电流传感器。为了保证机器人不断电,设计了通过切换主电源的不断电充放电电路。通过TEC制冷器给电池降温,并针对焦炉看火孔的高温气体设计了高温防护模块。最后为了实现充放电控制、数据储存、故障检测、SOC和SOH的估算等功能,基于ISPSoft和Kingview平台,设计了电池管理系统的控制程序。

魏永祥[6](2020)在《USBPD协议快充移动电源设计》文中研究指明随着智能时代的到来,手机、平板电脑等便携式电子设备越来越向智能化、大屏化的方向发展,给人们的生活和通讯带来了极大的便利,但同时使用频率也越来越高,设备中的锂电池难以为设备提供足够的续航能力,在外出时会面临设备没电的问题,而使用移动电源为设备及时进行电量补充能够有效的解决这一问题;在手机快充技术的兴起的同时,传统的移动电源开始向快充移动电源发展,将快充技术应用于传统移动电源中可大幅提升充电速度,缩短锂电池储能时间,因此结合快充技术与移动电源具有研究意义和实际应用价值。本文主要研究内容如下:首先,快充技术正处于迅速发展的时期,各大厂商都推出了相应的快充技术,但基本都是为自家产品生态链所服务,为结束快充技术市场混局面,USBIF组织推出了USBPD协议,旨在统一快充技术,实现快充技术通用化,本文针对传统移动电源传输功率小、应用场景单一的问题,经分析比对各家快充协议后,对USBPD协议进行了深入探究,并且对移动电源中的锂电池充电方式进行了研究,选择更符合锂电池特性的三段式充电方式作为充电策略,以保证锂电池健康使用。其次,为提高系统转换效率与满足系统的大功率传输需求,对能在宽输入电压范围下工作的四开关管升降压电路进行了研究,分析了其三种工作模式,其中如何实现工作模式间平滑过渡是该电路结构的重要研究内容,本文通过研究升降压过渡模式中开关管的导通时序,采用判断占空比的方式来具体实现模式间的平滑过渡。最后,对硬件电路结构进行了分析和设计,以实习单位自研的EDP3010数字电源管理SoC(System on Chip)为控制核心,在其内部集成的微控制器中编写控制软件,成功搭建了一台实验样机,实验结果表明,本文设计的USBPD协议快充移动电源样机实现了大功率快充功能,其中最大支持20V/4.5A输入,且各协议功率档位充电效率最低93.6%,最高98.1%,移动电源系统放电时最大协议档位输出为20V/3.25A,五档功率输出的效率最低93.3%,最高96.8%,另外对系统样机的充电、放电的快充协议兼容性进行了测试,可与同样支持USBPD协议的其他设备进行功率协商并进行快速充电、放电,最终实现了快充技术的实际应用,且设计方案具有外围器件需求小、转换效率高、兼容性强的优点。

李凯凯[7](2020)在《纯电动汽车锂电池管理系统研究与开发》文中研究指明随着全球经济的迅速发展及能源、环保等问题日益突出,电动汽车以零排放、环保性好以及低能耗等优点已经成为节能环保绿色车辆最主要的主流发展方向,并且越来越受到世界各国的重视,在二十一世纪得到迅速发展。锂离子电池是电动汽车发展的瓶颈,而电池管理系统(Battery Management System,BMS)是保证动力电池系统能够正常应用的一项关键技术。高效、功能完善的BMS能够有效地利用动力电池能量,使动力电池处于最佳工作状态的作用。在以上背景之下,本文对纯电动汽车电池管理系统进行研究。论文主要工作包括以下几个方面:(1)通过对锂离子电池的各种不同的等效电路模型进行分析,采用了一种Thevenin等效电路模型并且进行了模型搭建。通过SOC-OCV标定实验并且结合高阶多项式拟合函数,确定了SOC与OCV存在一定的比例关系。通过多次HPPC循环充放电实验对Thevenin电路模型进行了参数辨识。(2)针对锂离子动力电池组SOC(State of Charge,SOC)的估计问题,深入分析了几种典型的SOC估算方法。在此基础上,结合Thevenin等效电路模型及其辨识参数,利用Matlab软件,建立了EKF算法估算锂电池SOC模型,并用它估计锂离子电池的SOC值,验证了EKF估计锂电池SOC的准确性。(3)通过对电动汽车BMS的结构进行分析,采用了一种集散式BMS的整体方案,开发了相应的硬件与软件。系统采用主控芯片STM32f103vet6对各功能模块进行总体控制,实现电池组充放电管理、电池信息采集、故障检测、均衡控制等功能。下位机主控板MCU软件与硬件电路相互配合,从而保证了系统各项功能的正常运行。(4)通过分析几种典型的均衡控制方案,提出了一种被主动结合的均衡方案,并设计全新的动力电池能量均衡结构和均衡控制策略。为了验证该方案的均衡效果,搭建了锂电池管理系统实验平台并进行实验。实验结果表明,基于SOC均衡策略的主被动结合的混合均衡方案,可以有效地改善动力电池组的使用寿命及提高电动汽车的续航里程。

方侃飞[8](2020)在《基于USB PD协议的快充控制系统设计与验证》文中研究指明随着智能设备的快速发展,设备功能的多样化也得到显着提升,但伴随而来的手机耗电量和续航不足等情况已然成为领域发展的热点问题。如何在短时间内提高充电效率,同时又能延长手机电池的寿命,是解决智能设备电量补给不佳的关键所在。缩短充电时间就需要增加充电功率,USBIF协会推出的USB PD协议可满足此要求,而且最大功率达到100W,可以满足大部分智能设备的要求。因此,对USB PD的研究颇有意义。本文阐述了USB PD协议的系统框架,通过原子消息序列以及数据包格式的传输形式设计了一款基于USB PD协议的快速充电系统。论文的主要工作内容如下:1、介绍了Type-C接口的概念以及与PD协议的通信过程,分析了本系统的层次结构,包括物理层、协议层、策略引擎层、设备管理层。2、详细阐述了USB PD协议体系结构、基于原始消息序列的通信机制原理。采用硬件描述语言设计了一款USB PD协议的快充控制系统,系统内部分为物理层、协议层、策略引擎层、设备管理层。系统物理层分为数据接收模块和数据发送模块:数据发送模块需要对数据进行4b/5b编码、BMC编码以及CRC编码计算;数据接收模块需要对数据进行CRC解码校验、BMC解码、4b/5b解码。为了增强电路的鲁棒性,BMC解码采用FIR滤波算法、滑动平均滤波算法、实时校正电路。系统协议层采用三段式状态机实现消息构建、消息发送、消息接收及GoodCRC消息回复功能;系统策略引擎层采用有限状态机来完成基于原始消息序列的通信控制功能;设备管理层包括了电源能力的配置、电能协商、电源供电和电源硬复位。3、搭建仿真环境,从模块级到系统级进行仿真,仿真结果表明:本系统能够进行快速充电,充电功率最大能够达到100W。此外,能够进行Fix模式的电能等级切换、PPS模式电能等级切换以及Fix模式与PPS模式之间的电能等级切换。4、通过FPGA搭建测试环境,且测试结果表明:放电功率在0-33W动态输出,达到了预期的快充目标。在电路转化与实现中采用Synopsys公司的综合工具DC进行时序约束,并且将RTL代码转化成门级网表,采用DFT技术在门级网表中插入扫描寄存器,为了增加扫描覆盖率采用TestPoint技术,使得扫描覆盖率达到96.49%。最后还完成了电路的静态时序分析,所有时序路径都没有建立时间和保持时间的违规。

晋海钦[9](2020)在《一种支持快充的充电管理方案的研究与设计》文中研究表明随着现代科技的不断飞速发展,各类便携式电子设备在各行业领域的普及率也越来越高,同时其设备功能也趋于多样化和智能化。锂离子电池其优越的性能决定了其在便携式设备作为储能元件的通用性。随着电子设备性能的增强以及能耗的提升,充电管理系统对充电速度、充电成本、安全性提出了更苛刻的要求。因此,锂电池充电管理系统具有很大的研究意义。针对目前现有的电池充电管理系统可能存在的充电效率低、充电协议不一致和安全可靠性低等问题,本文提出了一种支持快充的充电管理方案。首先为了解决充电效率低的问题,本文通过采用双向拓扑结构并采取预充电和恒流/恒压三段式充电方案,从而提高系统的充电效率;其次为了解决充电协议不一致的问题,本文采用了基于BC1.2协议的快充实现模块,通过对充电端口的识别检测和输入限流,从而实现对多种充电协议的兼容并达到快速充电的效果;最后针对系统安全可靠性低的问题,本文采用了动态电源管理方案,通过ADC实现对系统状态的实时监控,IIC将其信息传输至外部主机进行通信,优化配置系统状态,在保证系统安全的同时提高充电效率。本文采用0.18μm的BCD工艺设计了一种支持快充的充电管理系统。首先对动态电源管理模块进行仿真验证,其结果表明该模块信息采样和数据存储功能正确;接着,对系统整体功能进行仿真验证,其结果表明:当系统处于CHARGE模式下,输入电压为5V,电池电压为3V~4.2V范围内,充电电流最高可达3.6A,开关频率恒定在1.2MHz,系统的转换效率高达96%,输入限压环路正常工作,输入欠压锁存和输入过压保护功能正常。综上所述,本文设计的充电管理系统是在充电电路各功能均正常工作的前提下,实现快速充电的系统。

刘光明[10](2019)在《AGV智能小车电池管理系统的研究与设计》文中提出近几年,AGV作为一种搬运机器人得到了快速发展和广泛应用。锂离子电池作为AGV的动力源,具有零污染排放、高可靠性、易于操作维护等优点,逐步得到广泛的应用。但在使用锂锂离子电池时,必须采取相应的安全措施来实现安全的充放电,也要对锂电池进行较为准确的SOC估算,保证锂离子电池使用时的安全性与稳定性。首先,本文阐述了本课题研究的背景及意义;通过查阅相关知识,介绍了国内外电池管理系统的研究现状;将本课题中涉及的各种原理进行的详细的分析和介绍,如锂电池的相关特性及工作原理、锂电池的充放电特性等;同时以锂电池SOC估算的定义为基础,对锂电池SOC估算的影响因素进行的简要的分析;通过列举常用的SOC估算方式,如电流积分法、开路电压法等,对各种SOC估算方式的对比分析,最终确定阻抗跟踪算法为本课题选用的SOC估算方式,该算法综合了基于电压的电量监测以及基于库仑计数的电量监测两种方式的优点,最大程度提高了SOC的估算精度,能够实现对锂电池更为精准的电量估算及控制。其次,根据AGV对电池管理系统的要求,综合选定的阻抗跟踪算法,设计了电池管理系统方案。方案主要以BQ79630芯片结合由AO3415及MM1Z5V1组成的主动均衡电路搭建模拟前端模块,主要可对6-10串单体锂电池实现较为精准的电压、电流、温度的测量,实现对各单体锂电池电量均衡及充放电的前端控制;以BQ78350芯片搭建系统的主控模块,通过芯片内部集成的小型MCU,主要对电池组进行精确的SOC估算及精准的电池工作状态监测,与模拟前端模块结合,实现锂电池组电量均衡及锂电池电压、电流、温度的保护特性;以QB76200芯片搭建前端充放电模块,结合模拟前端模块,实现对电池的充放电进行的使能控制,保证了系统充放电安全性及稳定性。同时,根据设计的电池管理系统方案,完成了相应PCB的绘制及制作。最后,以EV2300搭建了测试硬件平台,结合配套的bq Studio测试软件,对所设计制作出来的电池管理系统,进行了电池管理系统的参数配置以及充放电特性、短路保护特性等参数的测试与分析,验证了系统设计的合理性及可行性。

二、基于USB接口的锂离子电池充电电路设计与实现(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、基于USB接口的锂离子电池充电电路设计与实现(论文提纲范文)

(1)便携电子设备快速充电的原理与实现(论文提纲范文)

0 引言
1 便携充电技术的发展与现状
    1.1 充电技术的发展
    1.2 USB接口的发展
2 便携充电对电池的要求
    2.1 便携产品对电池的要求
    2.2 可充电锂离子电池的特性
    2.3 充电控制的关键技术
3 便携充电的原理和架构
    3.1 快速充电的原理
    3.2 充电系统的架构
4 快速充电的实现
    4.1 快速充电过程的管理
    4.2 快速充电的协议和接口标准
        4.2.1 USB PD协议
        4.2.2 USB Type-C接口标准
5 结束语

(2)基于S32K144的无线电池管理系统主控单元设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 电池管理系统简介
    1.3 电池管理系统的国内外研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
        1.3.3 现阶段电池管理系统存在的问题
    1.4 课题研究的主要内容
第二章 锂离子电池的SOC估算
    2.1 锂离子电池特性
        2.1.1 锂离子电池的优点
        2.1.2 锂离子电池的经济效益
        2.1.3 锂离子电池的工作原理
    2.2 锂离子电池等效模型
        2.2.1 锂离子电池等效模型概述
        2.2.2 锂离子电池等效模型的建立及参数辨识
        2.2.3 锂离子电池等效模型的仿真与验证
    2.3 电池的SOC估算
        2.3.1 SOC定义
        2.3.2 SOC估算方法简介
        2.3.3 SOC估算研究的难点
        2.3.4 SOC估算方法的选取
        2.3.5 SOC算法初始化
        2.3.6 SOC估算仿真
    2.4 本章小节
第三章 电池管理系统主控硬件电路设计
    3.1 电池管理系统整体结构设计
    3.2 主控单元硬件电路设计
        3.2.1 中央处理器选型
        3.2.2 电源模块
        3.2.3 CAN及RS485通讯模块
        3.2.4 电流采集模块
        3.2.5 总电压采集及绝缘监测模块
        3.2.6 存储模块
    3.3 nRF2401无线通讯模块电路设计
        3.3.1 nRF2401无线通讯模块
        3.3.2 无线通讯电源模块
        3.3.3 USB通讯模块
    3.4 本章小节
第四章 电池管理系统主控软件设计
    4.1 软件开发环境
    4.2 系统软件程序设计
        4.2.1 系统初始化流程设计
        4.2.2 电流采集流程设计
        4.2.3 总电压采集流程设计
        4.2.4 握手信号流程设计
        4.2.5 SOC估算流程设计
        4.2.6 电池故障及报警处理模块流程设计
        4.2.7 CAN通讯流程设计
        4.2.8 无线通讯流程设计
    4.3 本章小结
第五章 电池管理系统功能测试与验证
    5.1 电池管理系统主控单元硬件电路搭建
    5.2 电池管理系统实验平台搭建
    5.3 上位机系统搭建
    5.4 实验验证
        5.4.1 数据采集及SOC估算功能验证
        5.4.2 通讯及故障告警功能验证
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢

(3)无线可充电传感网络的节点监控与充电路径规划研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 WSN概述
        1.1.2 无线电能传输技术及其研究现状
        1.1.3 无线可充电传感器网络概述
        1.1.4 NB-IoT技术概述
    1.2 研究目的和意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 研究内容和结构安排
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 结构安排
2 系统整体研究方案及硬件结构设计
    2.1 系统整体结构设计
        2.1.1 节点硬件总体结构设计
        2.1.2 电磁感应式无线充电平台设计
        2.1.3 监控系统中NB-IoT总体架构
        2.1.4 充电网络模型
    2.2 节点电路设计
        2.2.1 主控芯片
        2.2.2 电源供电模块
        2.2.3 串口电平转换电路
        2.2.4 NB-IoT通信模块
        2.2.5 GPS模块
        2.2.6 电压检测电路设计
        2.2.7 功耗检测电路设计
        2.2.8 温湿度检测模块
    2.3 充电平台硬件设计
        2.3.1 逆变电路设计
        2.3.2 驱动电路设计
        2.3.3 感应耦合式线圈
        2.3.4 整流滤波电路设计
        2.3.5 节点充电管理电路设计
    2.4 本章小结
3 节点和OceanConnect平台端软件设计
    3.1 软件架构
    3.2 仿真器选取
    3.3 STM32程序设计与实现
        3.3.1 开发环境和开发工具
        3.3.2 STM32的主程序设计与实现
        3.3.3 STM32的AT指令发送程序设计与实现
        3.3.4 节点数据采集程序设计与实现
        3.3.5 节点数据传输程序设计与实现
        3.3.6 MCU和NB-IoT模组通信基础
    3.4 终端设备入网
    3.5 云服务器分析
    3.6 NB-IoT通信模块接入OceanConnect平台
        3.6.1 OceanConnect平台接入流程
        3.6.2 设计Profile文件
        3.6.3 编解码插件的设计与实现
    3.7 本章小结
4 移动充电小车路径规划
    4.1 实际问题分析与路径规划策略选取
    4.2 规划最短遍历路径
        4.2.1 蚁群算法
        4.2.2 粒子群算法
        4.2.3 改进实验设计
        4.2.4 最短节点遍历路径规划仿真实现
    4.3 节点到节点全局路径规划设计
        4.3.1 路径搜素方法的选取
        4.3.2 避障传感器
        4.3.3 避障算法
    4.4 搭建机器人软件平台
        4.4.1 激光数据处理
        4.4.2 系统软件功能包封装设计
    4.5 本章小结
5 系统测试及实验分析
    5.1 节点测试
    5.2 OceanConnect平台上实验分析
    5.3 移动机器人路径规划及避障实验
        5.3.1 机器人平台硬件准备
        5.3.2 Turtlebot机器人自主导航的具体过程
        5.3.3 Turtlebot机器人位置姿态初始化
        5.3.4 机器人开始自主导航
    5.4 本章小结
6 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果

(4)具有学生定位和考勤功能的校园安全监管系统(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外校园网络监管现状
    1.3 课题主要研究内容
    1.4 论文结构安排
    1.5 本章小结
第2章 校园安全监管系统总体设计方案
    2.1 校园安全监管系统总体结构
    2.2 ZigBee校园监管系统组网
    2.3 ZigBee无线定位基本方法
        2.3.1 三边测量法计算坐标
        2.3.2 卡尔曼滤波优化定位数据
    2.4 无线自动考勤技术的基本方法
    2.5 底层ZigBee校园安全监管系统框架设计
    2.6 底层AGPS校园安全监管系统框架设计
    2.7 上层校园安全监管系统服务器框架设计
    2.8 本章小结
第3章 校园安全监管系统硬件设计
    3.1 硬件设计概述
    3.2 移动节点ZigBee模块电路设计
        3.2.1 CC2530主控芯片电路设计
        3.2.2 充电接口电路设计
        3.2.3 锂离子电池充放电电路设计
        3.2.4 锂离子电池转压电路设计
    3.3 移动节点AGPS模块电路设计
        3.3.1 STM32主控芯片电路设计
        3.3.2 GSM/GPRS/GPS模块电路设计
        3.3.3 SIMCARD卡座电路设计
        3.3.4 GSM/GPRS/GPS模块转压电路设计
    3.4 参考点电路设计
        3.4.1 参考点主控芯片电路设计
        3.4.2 参考点转压电路设计
    3.5 ZigBee路由器电路设计
    3.6 协调器电路设计
        3.6.1 协调器主控芯片电路设计
        3.6.2 WiFi网关模块电路设计
        3.6.3 协调器与WiFi网关转压电路设计
    3.7 本章小结
第4章 校园安全监管系统软件设计
    4.1 软件设计概述
    4.2 Zig Bee通信协议设计
    4.3 移动节点ZigBee模块软件设计
    4.4 参考点软件设计
    4.5 ZigBee路由器节点软件设计
    4.6 协调器节点软件设计
    4.7 协调器与服务器通信方法
    4.8 ZigBee与TCP/IP协议转换
    4.9 移动节点AGPS模块软件设计
    4.10 服务器整体软件设计
        4.10.1 数据库模块软件设计
        4.10.2 MFC登录服务模块设计
        4.10.3 网络接口模块设计
        4.10.4 学生定位服务模块设计
        4.10.5 学生考勤服务模块设计
        4.10.6 客户端前台界面设计
    4.11 本章小结
第5章 系统测试效果分析
    5.1 室外系统测试
    5.2 室内系统测试
    5.3 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢

(5)焦炉测温机器人电池管理系统研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 BMS主要结构
        1.2.2 电池管理系统研究现状
    1.3 本文研究内容
第二章 锂离子电池工作原理及参数估算
    2.1 锂离子电池工作原理
    2.2 SOC主要算法
        2.2.1 直接测量法
        2.2.2 计数估计法
        2.2.3 自适应系统
        2.2.4 混合法
    2.3 功率积分法结合开路电压法的SOC估算法
    2.4 SOH主要算法
        2.4.1 离线估算法
        2.4.2 在线估算法
    2.5 改进型容量法的SOH估算法
    2.6 本章小结
第三章 电池组建模仿真
    3.1 常用的电池模型
    3.2 模型建立
    3.3 仿真及结果
        3.3.1 电池组功耗变化
        3.3.2 单周期工作状态仿真
        3.3.3 连续工作放电状态仿真
        3.3.4 连续充电状态仿真
    3.4 本章小结
第四章 硬件设计
    4.1 电池组设计
    4.2 控制单元
    4.3 电池组电压电流采集模块
        4.3.1 电池电压采集传感器
        4.3.2 电池电流采集传感器
        4.3.3 A/D转换单元
    4.4 温度采集模块
    4.5 充放电模块
    4.6 降温模块
    4.7 高温防护模块
    4.8 通讯模块
    4.9 本章小结
第五章 程序设计
    5.1 程序开发环境
    5.2 程序主体设计
    5.3 电池状态采集程序
        5.3.1 电压电流采集
        5.3.2 温度采集
    5.4 通讯程序
    5.5 SOC估算程序
    5.6 SOH估算程序
    5.7 温度保护程序
    5.8 充电控制程序
    5.9 人机交互界面
    5.10 本章小结
第六章 结论
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间取得的科研成果
致谢

(6)USBPD协议快充移动电源设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状与趋势
    1.3 主要内容及章节安排
第2章 USB_PD协议与锂电池概述
    2.1 USB_PD协议介绍
        2.1.1 USB Type_C接口简述
        2.1.2 USB_PD协议系统结构介绍
    2.2 锂电池概述
        2.2.1 锂电池的电芯材料发展情况
        2.2.2 锂电池充放电策略分析
    2.3 本章小结
第3章 移动电源系统主电路选取与分析
    3.1 主电路方案分析
    3.2 四开关升降压变换器基础结构
    3.3 四开关升降压变换器工作模式分析
        3.3.1 Buck模式分析
        3.3.2 Boost模式分析
        3.3.3 Buck-Boost模式分析
    3.4 Buck-Boost模式过渡控制分析
    3.5 本章小结
第4章 USB_PD快充移动电源样机设计
    4.1 系统结构与工作过程分析
    4.2 系统硬件设计与分析
        4.2.1 EDP3010芯片介绍
        4.2.2 主电路参数设计分析
        4.2.3 接口检测电路
        4.2.4 保护电路模块
        4.2.5 辅助电源
    4.3 系统软件设计与分析
        4.3.1 主程序工作逻辑
        4.3.2 端口检测程序
        4.3.3 USB_PD协议程序设计
        4.3.4 充电控制程序设计
        4.3.5 保护程序设计
    4.4 本章小结
第5章 实验结果与分析
    5.1 效率与纹波测试
    5.2 快速充电功能与兼容性测试
    5.3 快速放电功能与兼容性测试
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 本文展望
参考文献
附录
作者攻读学位期间的科研成果
致谢

(7)纯电动汽车锂电池管理系统研究与开发(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 电动汽车电池管理系统概述
        1.2.1 电动汽车电池管理系统简介
        1.2.2 电动汽车电池管理系统功能分析
    1.3 电动汽车BMS国内外研究现状
        1.3.1 电动汽车BMS国外研究现状
        1.3.2 电动汽车BMS国内研究现状
    1.4 课题研究的主要内容
第二章 电动汽车BMS总体方案研究
    2.1 车载动力电池概述
    2.2 锂离子电池工作原理和性能指标
        2.2.1 锂离子电池工作原理
        2.2.2 锂离子电池性能指标
    2.3 锂离子电池管理系统功能设计
    2.4 锂离子电池管理系统结构设计
第三章 电动汽车动力电池SOC估算
    3.1 动力电池SOC定义及影响因素
        3.1.1 动力电池SOC定义
        3.1.2 影响动力电池SOC的主要因素
    3.2 锂离子电池模型建立
    3.3 锂离子动力电池实验
        3.3.1 锂离子动力电池SOC-OCV标定实验
        3.3.2 锂离子动力电池模型参数辨识实验
    3.4 锂离子动力电池SOC估算方法
        3.4.1 常用锂离子电池SOC估算方法
        3.4.2 扩展卡尔曼滤波法
第四章 电动汽车动力电池组均衡控制系统研究
    4.1 锂离子动力电池组一致性问题
        4.1.1 锂离子动力电池组一致性问题的原因分析
        4.1.2 锂离子动力电池组一致性问题的影响
    4.2 均衡方案分析
        4.2.1 能量耗散型均衡
        4.2.2 能量转移型均衡
    4.3 均衡变量分析
    4.4 均衡拓扑结构设计
    4.5 均衡控制策略设计
第五章 电动汽车BMS硬软件开发
    5.1 硬件系统总体结构
    5.2 主控MCU的选择
        5.2.1 STM32f103vet6 芯片简介
    5.3 电源电路
    5.4 充放电回路电路
    5.5 动力电池信息采集电路
        5.5.1 电压电流采集电路
        5.5.2 温度采集电路
    5.6 通信电路
    5.7 系统软件
        5.7.1 软件开发环境
        5.7.2 软件功能划分
    5.8 系统主程序
    5.9 各部分子程序开发
        5.9.1 电池数据采集子程序
        5.9.2 充放电均衡控制子程序
        5.9.3 电池SOC子程序
        5.9.4 UART和 I2C通信子程序
第六章 电动汽车BMS运行实验及验证
    6.1 锂离子动力电池实物搭建实验
    6.2 锂电池管理系统SOC估算效果与分析
    6.3 锂电池管理系统能量均衡效果与分析
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果

(8)基于USB PD协议的快充控制系统设计与验证(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文研究内容与安排
第二章 USB PD快速充电协议
    2.1 USB Type-C接口
        2.1.1 简述Type-C接口
        2.1.2 基于Type-C接口与PD的通信
    2.2 USB通信结构
        2.2.1 设备管理层
        2.2.2 策略引擎层
        2.2.3 协议层
        2.2.4 物理层
    2.3 本章小结
第三章 USB PD数字系统设计与实现
    3.1 USB PD协议的设计框图
    3.2 物理层的编解码设计
        3.2.1 CRC编解码设计
        3.2.2 4b5b编解码设计
        3.2.3 BMC编解码设计
    3.3 协议层的收发状态机设计
        3.3.1 发送状态机设计
        3.3.2 接收状态机设计
    3.4 策略引擎模块设计
        3.4.1 Source端 PE状态机设计
        3.4.2 Sink端 PE状态机设计
    3.5 本章小结
第四章 快速充电系统仿真验证
    4.1 模块级仿真验证
        4.1.1 物理层仿真验证
        4.1.2 协议层仿真验证
        4.1.3 策略引擎层仿真验证
    4.2 系统级仿真验证
        4.2.1 Fix供电模式
        4.2.2 PPS供电模式
        4.2.3 电能等级切换
    4.3 本章小结
第五章 系统测试与电路的转化实现
    5.1 测试环境搭建
    5.2 测试结果
        5.2.1 插入检测功能
        5.2.2 电能等级切换测试及结果
        5.2.3 复位测试结果
    5.3 电路的转化实现
        5.3.1 电路的实现
        5.3.2 DFT电路的设计
        5.3.3 PT时序分析
    5.4 物理设计
    5.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢

(9)一种支持快充的充电管理方案的研究与设计(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
    1.3 论文的研究工作及各章节内容安排
第二章 系统分析与设计
    2.1 系统分析与设计
        2.1.1 系统设计要求及性能指标
        2.1.2 系统整体框图及功能介绍
        2.1.3 系统外围器件的选取
    2.2 系统环路稳定性与补偿分析
        2.2.1 环路稳定性原理
        2.2.2 系统稳定性分析与补偿
        2.2.3 充电环路稳定性分析
    2.3 本章小结
第三章 基于BC1.2协议的快充实现模块
    3.1 快充接口电路
    3.2 VBUS与数据连接检测电路
    3.3 充电端口检测识别电路
        3.3.1 充电端口首次检测
        3.3.2 充电端口二次检测
    3.4 输入限流电路
    3.5 本章小结
第四章 基于SAR-ADC的动态电源管理设计
    4.1 动态电源管理设计
        4.1.1 模拟信号的采样原理
        4.1.2 ADC类型的选取和性能参数
        4.1.3 动态电源管理的逻辑电路设计
    4.2 逐次逼近型ADC的电路设计
        4.2.1 DAC结构工作原理分析
        4.2.2 CMOS动态比较器
        4.2.3 逐次逼近控制技术
        4.2.4 SAR-ADC仿真结果分析
    4.3 IIC接口电路设计
        4.3.1 IIC总线协议
        4.3.2 IIC数字接口电路
        4.3.3 IIC寄存器配置
        4.3.4 IIC仿真结果分析
    4.4 本章小结
第五章 系统功能仿真验证
    5.1 动态电源管理模块仿真验证
    5.2 系统功能仿真验证
        5.2.1 充电模式(Charge)仿真
        5.2.2 输入限压功能
        5.2.3 输入欠压锁存功能
        5.2.4 输入过压保护功能
        5.2.5 开关频率
        5.2.6 效率分析
    5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢

(10)AGV智能小车电池管理系统的研究与设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容
第二章 锂电池管理系统单元研究
    2.1 锂电池的特性
        2.1.1 锂电池及其工作原理
        2.1.2 锂离子电池充放电特性
    2.2 锂电池的SOC估算
        2.2.1 SOC定义及影响因素
        2.2.2 常用的SOC估算方式
        2.2.3 本课题选用的SOC估算方式
    2.3 本章小结
第三章 系统整体方案及硬件模块设计
    3.1 系统整体设计方案
        3.1.1 AGV智能小车对电池的要求
        3.1.2 AGV智能小车电池管理系统整体设计方案
    3.2 模拟前端模块设计
        3.2.1 模拟前端芯片的选择
        3.2.2 模拟前端模块的设计
    3.3 主控模块设计
        3.3.1 主控芯片的选择
        3.3.2 主控模块的设计
    3.4 前端充放电驱动模块设计
        3.4.1 前端充放电驱动芯片的选择
        3.4.2 前端充放电驱动模块的设计
    3.5 AGV智能小车电池管理系统PCB的设计
        3.5.1 PCB设计要求
        3.5.2 PCB的设计
    3.6 本章小结
第四章 电池管理系统测试与分析
    4.1 系统测试平台
        4.1.1 系统测试硬件平台
        4.1.2 系统测试软件平台
    4.2 系统测试与分析
        4.2.1 系统测试配置
        4.2.2 充电特性曲线测试
        4.2.3 放电特性曲线测试
        4.2.4 短路保护特性曲线测试
    4.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士期间的研究成果及发表论文
致谢
附图1
附图2
附图3

四、基于USB接口的锂离子电池充电电路设计与实现(论文参考文献)

  • [1]便携电子设备快速充电的原理与实现[J]. 常书惠. 信息技术与信息化, 2021(01)
  • [2]基于S32K144的无线电池管理系统主控单元设计[D]. 李西. 青岛大学, 2020(01)
  • [3]无线可充电传感网络的节点监控与充电路径规划研究[D]. 郑翔. 安徽理工大学, 2020(04)
  • [4]具有学生定位和考勤功能的校园安全监管系统[D]. 王忠涛. 吉林建筑大学, 2020
  • [5]焦炉测温机器人电池管理系统研究[D]. 简熙. 太原理工大学, 2020(07)
  • [6]USBPD协议快充移动电源设计[D]. 魏永祥. 南华大学, 2020(01)
  • [7]纯电动汽车锂电池管理系统研究与开发[D]. 李凯凯. 重庆交通大学, 2020(01)
  • [8]基于USB PD协议的快充控制系统设计与验证[D]. 方侃飞. 安徽大学, 2020(07)
  • [9]一种支持快充的充电管理方案的研究与设计[D]. 晋海钦. 长安大学, 2020(06)
  • [10]AGV智能小车电池管理系统的研究与设计[D]. 刘光明. 广东工业大学, 2019(02)

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基于USB接口的锂离子电池充电电路设计与实现
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