一、引言
• 隨著生活中的電子設備越來越多,在不知不覺中各種“理不清”的線纜以及需要事先布置好的插座卻給我們帶來了與日俱增的困擾。
• 植入體內的醫療設備如何長期供電?
• 節點的供電問題
無線傳感網絡
二、無線充電技術的發展
1、19世紀30年代,邁克爾·法拉第發現周圍磁場的變化將在電線中產生電流。
2、19世紀90年代,尼古拉·特斯拉提出無線電力傳輸的構想。
3、香港城市大學電子工程學系許樹源教授在早幾年成功研制出“無線電池充電平臺”,需要產品與充電器接觸,它主要利用的是近場電磁耦合原理。
4、2007年,美國麻省理工學院的馬林·索爾賈希克等人在無線電能傳輸方面取得了新進展,他們利用兩米外地一個電源“隔空”點亮了一盞60瓦的電燈泡。
5、2008年12月17日成立無線充電聯盟
2010年8月31日,無線充電聯盟在北京正式將Qi無線充電技術引入中國。
6、最近,有幾家公司已經生產處無線充電的手機、MP3、便攜式電腦、電動汽車。
Powermat公司展示了為不同電子產品進行無線充電的設備
海爾公司推出的“無尾電視”
三、無線充電技術的簡介
什么是無線充電技術?
無線充電技術(Wireless charging technology;Wireless charge technology )。無線充電技術引源于無線電力輸送技術,利用磁共振在充電器與設備之間的空氣中傳輸電荷,線圈和電容器則在充電器與設備之間形成共振,實現電能高效傳輸的技術。
無線充電技術的原理
三種無線充電方式:
Ⅰ、電磁感應式
電磁感應——初級線圈通以一定頻率的交流電,通過電磁感應在次級線圈產生電流,從而將能量從傳輸端轉移到接受端。
Ⅱ、無線電波式
類似于早期使用的礦石收音機,主要有微波發射裝置和微波接受裝置組成,接受電路可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量,在隨負載做出調整的同時保持穩定的直流電壓。
Ⅲ、磁場共振式
由能量發送裝置和能量接受裝置組成,當兩個裝置調整到相同頻率或者說在一個特定的頻率上共振,它們就可以交換彼此的能量
Ⅳ、其他(微波、超聲波、激光)
技術種類 | 傳輸功率 | 傳輸距離 | 缺點 |
電磁感應 | 幾瓦到幾百千瓦 | <=1cm | 被充電產品必須置于充電器附近 |
無線電波 | 上百毫安 | 10m左右 | 傳輸功率小 |
電磁共振 | 幾千瓦 | 3m至4m | 必須對頻率進行保護 |
四、無線電能傳輸的主要領域
• 隨著電動汽車的快速發展和技術需求,無線輸電的特點決定無線輸電必將在此領域大有可為。
無線充電式充電站設想
• 手機、照相機無接觸充電
• 醫學(醫療器械)
• 軌道交通
目前,采用無線方式為軌道交通供電也是目前的研究熱點之一。
• 物聯網(無線傳感器)
無線電力傳輸技術可以有效的解決物聯網中各個傳感器供電問題,擺脫大量電池的更換問題。
五、當前需要解決的問題
• 電磁輻射的安全問題
高能量的能量密度勢必會對人身安全帶來影響,據美國超聲協會認定人們身體所能承受的超聲波能量密度也僅為100mW/㎡。
• 電磁兼容性
無線電能傳輸系統在工作時周圍空間會存在高頻電磁場,這就要求系統本身具有較高的電磁兼容指標。
解決電磁兼容問題要采取有效的抗干擾措施、屏蔽技術、合理使用電磁波不同的頻段、避免交叉、重疊等造成不必要的電磁干擾。
• 產品的標準化:是解決產品推廣的關鍵
無線充電聯盟主推國際無線充電標準QI。聯盟現有成員包括諾基亞、三星、索尼愛立信等50多家公司。
QI無線沖電標準包括界面定義、表現要求、認證測試三個部分,只有獲得認證的產品才能允許使用QI標識。