基于超级电容的无线充电设计参赛作品说明书

基于超级电容储能的无线充电小车1. 引言1.1 背景介绍在这种背景下，基于超级电容储能的无线充电技术应运而生。

无线充电技术可以有效解决传统有线充电中存在的安全隐患和使用不便的问题，极大地提高了电动汽车的充电效率和便利性。

通过结合超级电容储能技术和无线充电技术，设计出基于超级电容储能的无线充电小车，可以实现更加便捷高效的充电方式，提升电动汽车的使用体验。

本文将重点介绍超级电容储能技术和无线充电技术的应用，详细阐述基于超级电容储能的无线充电小车的设计原理和实验结果，并对其优缺点进行比较分析，希望能够为相关领域的研究和应用提供参考。

1.2 研究意义超级电容储能技术的引入为无线充电小车提供了新的解决方案，其具有快速充放电速度、长循环寿命、良好的温度特性等优点，能够有效提高无线充电小车的整体性能。

在当前节能环保的大背景下，研究基于超级电容储能的无线充电小车对于推动新能源汽车的发展具有重要意义。

基于超级电容储能的无线充电小车可以实现快速充电和高效能量存储，提高了能源利用效率，从而减少了能源浪费，降低了对传统能源的依赖程度。

无线充电技术的应用有助于解决传统有线充电方式存在的安全隐患和使用不便的问题，为用户提供更加便捷、安全的充电方式，促进了无线充电技术的进一步普及和应用。

研究基于超级电容储能的无线充电小车不仅有利于提高车辆的整体性能和用户体验，还有助于推动新能源汽车领域的发展，推动我国能源结构向清洁、低碳、可持续发展的方向转变，具有重要的理论和实践价值。

1.3 研究对象研究对象指的是本文研究的主体，即基于超级电容储能的无线充电小车。

这种小车是由超级电容储能技术和无线充电技术结合而成，具有高效能、环保、便捷等特点。

研究对象主要包括小车的设计、制造和性能测试等方面。

在本研究中，我们将对基于超级电容储能的无线充电小车进行深入探讨，包括其设计原理、技术特点、实验验证等内容。

通过研究对象的分析，我们可以更好地了解这种小车的工作原理和性能表现，为进一步提升其技术水平和应用价值提供参考依据。

基于超级电容的无线充电遥控器作者：翁羽涵吴渊来源：《科学大众（中学）》2021年第02期指导教师：丁良峰研究背景普通遥控器的干电池是一次性的，用完就要换。

如果很久不用，就会生锈、漏液，进而损坏电池盒，致使遥控器失灵。

如果使用蓄电池，那么蓄电池经常使用时，其寿命一般在2-3年，如果长时间处于馈电状态的话，在数月内就会无法使用，并且电池充电时需要取放电池也是一件挺麻烦的事情。

因此，设计一款可以实现无线充电且不用电池的遥控器就成了我们的研究项目。

研究目标1.基于无线充电技术实现无线电力传输;2.采用超级电容进行电能存储;3.设计一款可以实现无线充电的遥控器架。

研究过程1.现状分析现有的遥控器主要采用干电池或纽扣电池供电的方式，電池需要定期进行更换。

如果长时间不使用时，会出现漏液，腐蚀电池连接的金属极片，造成生锈，严重时会腐蚀线路板，致使遥控器损坏。

现有的充电技术有有线充电和无线充电的方式，主要是针对铅蓄电池、锂电池等进行充电。

有线充电稳定性好、充电速度快，适合大容量的电池充电，缺点是需要进行连线才能实现充电。

无线充电避免了连线的麻烦，充电相对慢一些，适合于一些小容量的蓄电池充电。

铅蓄电池、锂电池体积大、蓄电量大，缺点是使用时间一般在两三年，如果长时间不用会出现馈电现象。

超级电容作为一种储存电能的元件，其特点是体积小，容量相对较大，并且充电速度快，适合在一些耗电量较少的电器上使用。

结合现有的充电方式和储电材料，对于耗电量很少的遥控器而言，选择无线充电的方式对超级电容进行充电来实现供电，这样可以避免干电池带来的不便，也减少了生产和废弃电池处理带来的污染等一系列问题。

研究思路基于超级电容的无线充电遥控器的设计主要是将220V降压至12V（样品采用12V电池盒供电）给无线充电模块供电，经无线传输稳压输出为5V，再经降压模块降至3V给遥控器供电，其控制原理图如图1所示。

1.无线充电模块（如图2所示），电磁感应式的原理：初级线圈有一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端（如图3所示），经稳压模块处理可输出为5V。

44 | 电子制作 2019年10月化，造成在充电过程中产生火花，带来安全隐患[1]。

无线充电方式能够很好的解决电源线的限制及线束的老化问题，且相比传统的充电无线充电具备电能不外泄，有效避免漏电和跑电等安全隐患。

目前无线充电技术重点应用是在手机、遥控器、电动牙刷，无线充电技术如果能够应用于汽车充电系统中，将势必推动新能源电动汽车的快速发展。

超级电容是介于传统电容和充电电池之间的新型充电装置，其具有更大容量和比能量、充电速度快等特点，有希望成为下一代电池技术[2]，因此设计中采用超级电容作为储能元件。

本设计的小车的技术核心为无线充电技术，经赛道比赛，所设计制作小车性能可靠，满足功能要求。

1 总体系统设计本设计小车主要由单片机计时模块、无线充放电模块、自启动模块、超级电容模块、升压模块组成[3]。

小车具体功器，当充电时，无线充电模块输出端高电压，继电器常开触点闭合，断开电机驱动电路，当充电结束时，无线充电模块输出端为低电平，继电器常闭触点闭合，断开超级电容充电电路，接通电机驱动电路，小车实现自动启动。

设计系统总体框图如图1所示。

2模块设计■2.1 定时模块设计本设计要求设计小车充电1min，因此需设计定时模块。

在设计中采用单片机实现计时，单片机主要为计时功能，因此采用AT89S52单片机进行1min 计时，该款单片机内部具有定时器模块，通过编程，可实现轻易实现1min 定时，设计中通过两位数码管进行倒计时显示，方便小车充电调试。

设计中当单片机计时满1min 时，设置单片机P2.1(I/O)口输出由高电平变为低电平，并利用三极管开关作用，实现断开，充电模块停止充电。

■2.2 无线充电模块设计无线充电模块工作原理为磁耦合谐振式无线电能传输，发射电路主要由直流电源、逆变电路、谐振电路、整流电路和负载电阻组成。

电路电源为5V1A 直流电源，通过逆变模块实现振荡，发射振荡信号，实现将电能转换为电磁能，接收线圈接收电磁信号产生电能，实现无线电能传输。

基于超级电容储能的无线充电小车作者：杨风霞翟朋辉周浩天来源：《山东工业技术》2019年第10期摘要：本设计利用无线充电技术，将直流稳压电源的能量传递给超级电容，利用超级电容储存的电能驱动小车，并通过改进机械结构，优化了小车的爬坡性能。

本设计实现了定时一分钟无线充电，一分钟后，小车检测到充电完成后自启动，完成前行或爬坡的功能。

关键词：无线充电；超级电容；自启动DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.10.125无线充电主要采用电磁感应原理，通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。

很多学者一直致力于研究无线充电技术以及其在电动汽车中的应用。

重庆大学的孙跃团队成功实现了80米范围内以52%效率无线传输的60W电能[1]。

王换民对驻车无线充电补偿网络输出特性进行了理论研究和实验分析[2]。

温超提出并设计了基于磁耦合共振原理的新能源汽车无线充电系统[3]。

传统的小车充电多采用拔插式的充电方式[4]，插头磨损容易导致接触不良，影响正常使用并产生安全隐患，而采用无线充电方式实现物理隔离，可以很好的改善这一问题。

1 硬件电路设计1.1 定时模块实现定时功能的方法主要有三种，软件定时、数字电路硬件定时、可编程定时器[5]。

软件定时常常是通过执行一个程序段，利用每条指令执行需要的时间来完成延时功能，这种定时方式常常不准确。

数字电路硬件定时采用小规模集成电路器件，如用555定时芯片构成定时电路，这种电路的定时时间要靠电路中的元件参数来确定，定时时间不容易改变。

可编程定时器既是硬件定时，又能很容易地通过软件来确定和改变定时的时间，通过软件编程就可以满足不同的定时要求。

综合三种定时方式比较，采用可编程定时器的方式比较好。

因此，本设计的定时模块采用AT89S51单片机为微控制器，AT89S51单片机内部有两个16位的定时器，通过编写程序，可以实现一分钟定时，满足要求。

利用AT89S51单片机内部的定时器，当一分钟定时时间到时，通过控制继电器的通断来实现每次充电时间限定一分钟的功能。

引言§1.1 无线充电技术的背景随着智能手机、数码相机以及平板电脑等移动电子产品在人们生活中的广泛应用，内置锂电池续航短问题日益凸显，在这种情况下，无线充电技术应运而生。

有研究指出，全球无线充电技术将于2017年形成一个70亿美元的市场。

据了解，无线充电技术来源于日本。

日本富士通公司2010年9月宣布其研究出了新的无线充电技术，可实现在距离充电器几米远的地方进行无线充电。

而所谓的无线充电技术，即不用通过电源线和电缆等一切外接设备，就可给电子设备充电。

其原理是利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振，实现电能高效传输的技术。

综观目前的电子市场，锂电池等电子产品用电池在技术上迟迟没有取得新的突破，导致电池根本满足不了用户的用电需求。

而目前出现的移动电源充电器在给电子产品充电时也需要数据线。

而且移动电源容量有限，并不能从根本上解决用户移动用电的需求。

无线充电技术的出现，或可解决移动电子产品的充电难题。

据了解，目前在北美，大批通过近距离无线充电技术解决智能手机充电难题的创业公司开始出现。

而随着无线充电网点的完善，无线充电技术有望得到更广泛的应用[1]。

§1.2 无线充电技术的先驱根据报道和网络检索，世界上各个国家已经投入到这个领域的研究当中[2]。

Palm︱美国Palm公司是美国老牌智能手机厂商，它最早将无线充电应用在手机上。

它推出的充电设备“触摸石”，就可以利用电磁感应原理无线为手机充电。

海尔︱中国海尔推出的概念性“无尾电视”，不需要电源线、信号线和网线。

海尔称该产品采用了与麻省理工学院合作的无线电力传输技术。

Powermat︱美国目前 Powermat 推出的充电板有桌面式和便携式等多种，主要由底座和无线接收器组成，售价在100美元左右。

劲量︱美国劲量（Energizer）是美国知名的电池和手电筒品牌。

该公司预计将正式推出一款无线充电器，售价在89美元左右。

参赛说明书课题名称：单片机控制的无线充电的微型电动汽车设计所属院校：海口经济学院院系专业：信息工程学院通信工程制作团队：范倩、赵洋涛、王成丰指导老师：孙玉轩、何斌完成时间：本作品主要采用无线充电技术与超级电容，用单片机控制无线充放电的切换，无线充电线圈的定位，实现了无线充电的微型电动汽车设计。

本系统使用无线充电与超级电容，可安全，快速，有效的为小车提供电能。

亲手设计基于单片机的无线控制模块电路，并制成了PCB板，通过软件编程实现无线充放电模式的自动切换并用LED灯提示，可随时用LCD显示充电的电压，充电的时间。

小车用L298N电机驱动模块进行驱动，并通过无线遥控控制小车行进方向。

关键字：无线充电超级电容无线充电控制摘要 ..................................................... 错误!未定义书签。

一、概述.................................................. 错误!未定义书签。

二、总体设计 .......................................... 错误!未定义书签。

三、硬件设计 .......................................... 错误!未定义书签。

无线充放电控制模块 ............................................................................ 错误!未定义书签。

转换模块 ............................................................................................ 错误!未定义书签。

数码管显示模块 ................................................................................ 错误!未定义书签。

2011西南大学“含弘杯”电子设计大赛——无线智能充电设备October 8, 20122011级电信2班指导老师：李果平（副教授）组员：赵铭明、宋府昌、吕方、赵琛、李奕彤、左慧琴、谢叶、吴定武、王志摘要随着当今社会的发展和进步,各种电子产品早已进入我们的日常生活中,成为不可缺乎的一部分。

我们的各种智能手机,平板电脑,笔记本等等移动设备,在我们生活中供了方便与各种娱乐。

然而,越来越多的人早已开始抱怨,电子产品使用的时间太短电池续航能力严重不足!为了使电子设备能够持续使用更长的时间,避免电子设备离开充电线,各国及各大电子科技公司也开展了各种技术改进和创新,其中无线充电技术成为其中最为重要部分之一。

无线充电技术的改进和发展,势必会给广大电子数码产品消费者带去种种便利,人们不用时时刻刻将设备与充电线相连接,使用过程中达到一直使用而不用停下来充电。

本次智能无线充电设备的制作,以当今先进科技为指导方向,实现无线充电功能,并且达到智能控制的目的,以实现智能化,无线化,简单化的制作。

1 作品概述本次作品设计,考虑目前各种无线充电套件样式,发现网上目前现有的无线充电器材大多仅仅拥有着无线充电功能,不能实现智能化控制,并且就单单无线充电而言,效率不高,传输距离很近并不能达到人们所想的无线充电的能接受的要求。

本作品通过对电池电量的实时监测来在电池充电的不同时段进行充电控制,实现了智能化。

2 系统框架图Figure 1: 全系统框架图** DAC可能不会在最终实物出现。

3 各模块描述3.1 供电模块3.1.1 概述本模块为整机提供电源,同时接受来自主控模块的控制。

本模块接受以下输入:•220V AC 市电•来自主控模块的12V DC输出控制信号(高电平有效)本模块提供以下输出:•5V DC•受控的12V DC3.1.2 电路原理图Figure 2: 电源模块原理图3.1.3 基本原理如上图,220V AC市电通过变压器降压后通过滤波电容以输出15V的初步滤波的脉动直流电压,再经过7812、7805分别输出12V DC和5V DC,供给其他模块。

基于超级电容储能的无线充电小车1. 引言1.1 背景介绍传统的电动小车往往采用锂电池作为储能装置，但是锂电池存在充电时间长、寿命短、安全隐患大等问题。

而基于超级电容储能的无线充电小车，不仅能够实现快速充电和长循环寿命，而且具有更高的安全性和稳定性。

研究基于超级电容储能的无线充电小车具有重要的实用意义和发展前景。

本研究旨在探究超级电容技术在无线充电小车中的应用，分析无线充电原理，设计基于超级电容储能的无线充电小车，并对其性能和安全性进行评估，旨在为新能源汽车领域的发展提供新的思路和技术支持。

1.2 研究意义基于超级电容储能的无线充电小车能够实现更高效的充电速度和更长的续航里程，极大地提升了使用体验和便利性。

其快速充电和低内阻的特点，能够有效解决传统锂电池充电时间长、寿命短等问题，为城市交通提供更智能、环保的解决方案。

基于超级电容储能的无线充电小车还可以有效减少对传统化石能源的依赖，降低环境污染和温室气体排放。

通过利用可再生能源进行无线充电，能够最大程度地减少对化石能源的消耗，推动绿色出行理念的普及和发展。

研究基于超级电容储能的无线充电小车具有重要的现实意义和深远的社会意义。

通过深入探究其技术原理、设计方法和性能特点，可以为未来智能交通系统的发展提供重要参考，推动智能城市建设和可持续发展的进程。

1.3 研究目的本研究旨在探讨基于超级电容储能的无线充电小车的设备，具体研究目的包括：1. 分析超级电容技术在无线充电小车中的应用情况，探讨其在提高充电效率和节能减排方面的作用；2. 对无线充电原理进行深入分析，探讨其工作原理以及与传统有线充电方式的优劣势对比；3. 设计基于超级电容储能的无线充电小车，包括车辆结构设计、电路设计、充电系统设计等方面；4. 对设计所得无线充电小车进行性能评估，测试其充电效率、运行稳定性、续航能力等关键参数；5. 进行安全性分析，探讨无线充电过程中的安全隐患和如何降低风险。

通过以上研究目的的分析，本研究旨在为基于超级电容储能的无线充电小车的发展提供理论支持和技术指导，促进该领域的进一步发展和应用。

基于超级电容的无线充电设计参赛作品说明书 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-参赛作品说明书课题名称：单片机控制的无线充电的微型电动汽车设计所属院校：海口经济学院院系专业：信息工程学院通信工程制作团队：赵洋涛、范倩、唐轲指导老师：孙玉轩、何斌完成时间：摘要本作品主要采用无线充电技术与超级电容，用单片机控制无线充放电的切换，无线充电线圈的定位，实现了无线充电的微型电动汽车设计。

本系统使用无线充电与超级电容，可安全，快速，有效的为小车提供电能。

亲手设计基于单片机的无线控制模块电路，并制成了PCB板，通过软件编程实现无线充放电模式的自动切换并用LED灯提示，可随时用LCD显示充电的电压，充电的时间。

小车用L298N电机驱动模块进行驱动，并通过无线遥控控制小车行进方向。

关键字：无线充电超级电容无线充电控制目录1概述背景当今社会，随着世界工业和社会经济的高速发展，人类在能源方面面临着前所未有的严峻挑战。

因此，研究开发替代性绿色能源有着至关重要的现实意义。

手机、MP3和笔记本电脑等便携式电子设备进行充电主要采用的是一端连接交流电源，另一端连接便携式电子设备充电电池的传统充电方式。

这种方式有很多不利的地方，首先频繁的插拔很容易损坏接头．另外也可能带来触电的危险。

因此．非接触式感应充电器在上个世纪末期诞生．凭借其携带方便、成本低、无需布线等优势迅速受到各界关注。

因此，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。

作品的优势本作品通过硬件搭建，实现对超级电容的无线充电，再通过超级电容放电，对小车进行供电，用无线遥控模块遥控小车。

全过程使用单片机软件编程进行控制与监控，实现全部功能。

本作品的优点集中在以下几个方面：1.无线充电解决电气接口不同或充电器不兼容的问题，增强便携性、美观性以及使用的安全性。

在小功率充电方面，产生的磁场与地球磁场相近不会对人体产生伤害，并且电能转化的效率高。

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·138·2020年第22期文章编号：2095－6835（2020）22－0138－02基于超级电容储能的无线充电循迹电动小车朱俊杰，古瑶，陈钦旭，黄荣辉（华南农业大学电子工程学院，广东广州510000）摘要：设计的无线充电循迹电动小车以超级电容为储能核心，系统主要由MSP432P401R单片机、无线充电模块、电容充放电模块、自启动模块、自动升降压模块、循迹模块、电机驱动模块等组成。

经过测试，在静态充电1min 的条件下，小车可以在给定的平地赛道上按照循迹黑线行进约267cm后停止；在静态充电1min后再给小车以动态充电，小车可以在给定的平地赛道上按照循迹黑线行进约420cm后停止。

关键词：超级电容；无线充电；循迹电路；MSP432P401R单片机中图分类号：TM724文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.22.0601引言由于环境问题日益突出，以电动汽车为代表的新能源汽车产业逐渐成为中国战略性新兴产业，但充电方式是制约着电动汽车发展的关键技术之一。

有线充电中裸露在空气中的导线不仅占据大量空间，还有安全隐患。

与有线充电相比，无线充电方式灵活、运输便捷，可以安全、快速地对电动汽车进行充电，它弥补了传统充电方式在占用空间和安全性等方面的不足。

因此，研究无线充电具有重要的实际意义。

超级电容器相比普通的蓄电池，具有能快速充电和循环寿命较长的特点，本设计通过研究磁耦合谐振式无线充电技术原理和传输机制，在理论分析的基础上构建系统总体方案框架并搭建系统基于超级电容的电动无线小车实物模型，并进行实验验证。

2硬件设计本设计主要由MSP432P401R单片机、无线充电模块、电容充放电模块、自启动模块、自动升降压模块、循迹模块、电机驱动模块等组成。

整个系统只提供一个5V/1A的直流稳压电源，无线充电模块的发射模块负责该系统中电能的传输，将电能传输至接收模块中，接收模块将接收到的电能储存在超级电容中。

基于副边半控整流的超级电容无线充电系统研究李巍【摘要】本文设计一套超级电容的恒流无线充电系统,根据互感模型,推导充出副边半控整流桥移相角度与充电电流的函数关系.从理论分析角度,验证副边半控整流桥实现超级电容恒流充电的可行性.最终,搭建实验系统,通过PI算法控制半控整流桥的移相角度,实现超级电容的3 A恒流充电.【期刊名称】《电气传动自动化》【年(卷),期】2018(040)005【总页数】4页(P1-4)【关键词】无线充电系统;恒流充电;半控整流桥;超级电容.【作者】李巍【作者单位】中国铝业股份有限公司连城分公司,甘肃连城730335【正文语种】中文【中图分类】TP131 引言无线充电系统具备自动化充电，强环境适应性和便捷性，能够广泛的应用于电动车，便携式设备和AGV 等以电池或超级电容为动力源的设备中[1]-[3]。

以超级电容为例，为实现快速且高效的电能补充，往往需要恒流充电[4]-[5]。

因此，有必要研究具备恒流充电能力的无线充电系统。

本文设计一套基于副边半控整流桥的恒流充电系统，通过PI算法调节半控整流桥的移相角度，控制充电电流。

2 电路结构与理论分析2.1 电路结构分析如图1所示，本文提出的无线充电系统主要包括直流源，全桥逆变器（由四个MOSFET管S1～S4构成），磁耦合机构（由发射线圈L1，内阻为R1和接收线圈L2，内阻为R2构成），串串补偿结构（由原边补偿电容C1和副边补偿电容C2），半控整流桥（由两个MOSFET管Q1和Q2以及两个二极管D1和D2构成），容性滤波（由薄膜电容Co构成）和超级电容（等效电路模型为串联电阻Rs，理想电容C和等效并联电阻Rs）。

霍尔电流传感器1实时采集副边谐振线圈中电流i2（t），用于同步副边控制的PWM驱动信号。

霍尔电流传感器2实时采集直流输出电流Io，通过PI算法控制半控整流桥，实现超级电容的恒流充电。

图1 电路结构框图2.2 半控整流桥分析如图2所示，相较于无线充电系统副边控制中常用的Buck变换器而言，半控整流桥节省一个功率电容和薄膜电容，从而能够有效地减小副边成本、重量与体积。

微型智能车中无线充电、超级电容设计
孙玉轩;范倩;赵洋涛
【期刊名称】《襄阳职业技术学院学报》
【年(卷),期】2013(012)005
【摘要】采用无线充电技术与超级电容,用单片机控制无线充放电的进行和切换,实现了无线充电的微型智能汽车设计.由于使用无线充电技术和超级电容器件,充电安全、方便,使该设计具有了实用、科学、环保的特点.
【总页数】3页(P19-20,23)
【作者】孙玉轩;范倩;赵洋涛
【作者单位】海口经济学院信息工程学院, 海口571127;海口经济学院信息工程学院, 海口571127;海口经济学院信息工程学院, 海口571127
【正文语种】中文
【中图分类】TM53
【相关文献】
1.微型智能车中无线充电、超级电容设计 [J], 孙玉轩;范倩;赵洋涛;
2.超级电容储能式智能车节能设计与方案优化 [J], 李东东;马添翼;牛继高
3.基于超级电容的无线充电电动小车设计 [J], 董伟梁
4.基于超级电容的动态无线充电实验系统设计 [J], 熊梦龙;宋泉树;陈海浪;穆跃;马成虎;陈兴文;刘燕
5.基于超级电容和OpenMV4的无线充电循迹电动小车设计 [J], 陈宇翔
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