无线充电技术介绍

无线充电技术无线充电技术无线充电技术目录：一.概述..................................................1二.原理..................................................2三．主流技术.............................................3四.转换装置..............................................5五.市场需求..............................................9六.应用实例..............................................10七.发展动向..............................................13无线充电技术1一．概述无线充电技术（Wirelesschargingtechnology；Wirelesschargetechnology）。无线充电技术，源于无线电力输送技术。无线充电，又称作感应充电、非接触式感应充电，是利用近场感应，也就是电感耦合，由供电设备（充电器）将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。[1]麻省理工学院的研究团队在2007年6月7日美国《科学》杂志的网站上发表了他们的研究成果。研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波。他们利用铜制线圈作为电磁共振器，一团线圈附在传送电力方，另一团在接受电力方。当传送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到接受方，电力就实现了无线传导。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验，已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。这项技术的最远输电距离还只能达到2.7米，但研究者相信，电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只需要安装一个电源，就可以为整个屋里的电器供电。无线充电技术2二．原理电磁感应式充电初级线圈一定频率的交流电，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。目前最为常见的充电垫解决方案就采用了电磁感应，事实上，电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，中国本土的比亚迪公司，早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利，就使用了电磁感应技术。磁场共振充电由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量，是目前正在研究的一种技术，由麻省理工学院(MIT)物理教授MarinSoljacic带领的研究团队利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡，并将其取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到50cm，还无法实现商用化，如果要缩小线圈尺寸，接收功率自然也会下降。无线电波式充电这是发展较为成熟的技术，类似于早期使用的矿石收音机，主要有微波发射装置和微波接收装置组成，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。此种方式只需一个安装在墙身插头的发送器，以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器。无线充电技术3三．主流技术1、Qi标准Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织--无线充电联盟(WirelessPowerConsortium,简称WPC)推出的“无线充电”标准，具备便捷性和通用性两大特征。首先，不同品牌的产品，只要有一个Qi的标识，都可以用Qi无线充电器充电。其次，它攻克了无线充电“通用性”的技术瓶颈，在不久的将来，手机、相机、电脑等产品都可以用Qi无线充电器充电，为无线充电的大规模应用提供可能。市场比较主流的无线充电技术主要通过三种方式，即电磁感应、无线电波、以及共振作用，而Qi采用了目前最为主流的电磁感应技术。在技术应用方面，中国公司已经站在了无线充电行业的最前沿。据悉，Qi在中国的应用产品主要是手机，这是第一个阶段，以后将发展运用到不同类别或更高功率的数码产品中。2、PowerMattersAlliance标准PowerMattersAlliance标准是由DuracellPowermat公司发起的，而该公司则是由宝洁与无线充电技术公司Powermat合资经营，拥有比较出色的综合实力。除此以外，Powermat还是AllianceforWirelessPower(A4WP)标准的支持成员之一。已经有AT&T、Google和星巴克三家公司加盟了PMA联盟(PowerMattersAlliance缩写)。PMA联盟致力于为符合IEEE协会标准的手机和电子设备，打造无线供电标准，在无线充电领域中具有领导地位。DuracellPowermat公司推出过一款WiCC充电卡采用的就是PowerMattersAlliance标准。WiCC比SD卡大一圈，内部嵌入了用于电磁感应式非接触充电的线圈和电极等组件，卡片的厚度较薄，插入现有智能手机电池旁边即可利用，利用该卡片可使很多便携终端轻松支持非接触充电。3、A4WP标准A4WP是AllianceforWirelessPower标准的简称，由美国高通公司、韩国三星公司以及前面提到的Powermat公司共同创建的无线充电联盟创建。该联盟还包括EverWinIndustries、GillIndustries、PeikerAcustic和SKTelecom等成员，目标是为包括便携式电子产品和电动汽车等在内的电子产品无线充电设备无线充电技术4设立技术标准和行业对话机制。[2]4、iNPOFi技术iNPOFi（“invisiblepowerfield”，即“不可见的能量场”）无线充电是一种新的无线充电技术。其无线充电系列产品采用智能电传输无线充电技术，具备无辐射、高电能转化效率、热效应微弱等特性。iNPOFi智能无辐射技术与现有其他的无线充电技术相比，iNPOFi没有辐射，采用电场脉冲模式，不产生任何辐射，中国泰尔实验室测试结果显示，辐射增加值近乎零。在高效方面，泰尔试验室还测定，该技术的产品，充电传输效率高达90%以上，彻底改变了传统无线充电最高70%以下电转换低效率问题。在智能管理方面，采用芯片适配管理技术，其中包括：自动开启、关闭充电过程；自动适配需要的电压、电流，管理充电过程，以确保较高的充电效率；并可以使用一个统一的充电板，为任何品牌、型号的电子产品，进行安全、便利、高效的充电。在安全性方面，同时考虑到了各种弱电充电中的安全性问题，如静电ESD保护、防过充、防冲击等等，甚至若受电设备自身电源管理出现问题时，可以通过inpofi芯片自动熔断保护电子设备不被损坏。值得一提的是，对于智能设备厂商而言，inpofi以一颗极小的为核心，实现了超微化设计，仅有1/4个五毛硬币大小，可以方便的集成到任何设备中，也可以集成到各种形态的可穿戴设备中。这是传统电磁原理的产品无法达到的。iNPOFi技术作为新一代无线充电技术标准，高效、绿色、便捷、经济。采用该技术的充电设备包含电源发射装置和电源接收装置两部分，发射装置大小、薄厚与普通手机相当，接收装置嵌入手机保护套中，将手机套上保护套，平放在发射装置上进行充电。充电过程中，手机不需要插上任何连接线。相关检测显示，充电过程中电磁辐射为零，电能效率转换达94．7%，接近有线充电。充电设备支持低电压供电，兼容普通USB供电；实现低温充电，有效保障设备及电池的使用安全及寿命。[3]无线充电技术5四．转换装置工作原理无线充电技术原理图[4]利用物理学的“共振”原理——两个振动频率相同的物体能高效传输能量。1.输电线中的电能传入用铜制造的天线中。2.天线以10兆赫的频率振动，产生电磁波。3.天线发出的能量传播到2米(6.5英尺)外。4.同样以10兆赫的频率震动的膝上型电脑接收到电流，能量充入设备中。5.没有转换成膝上型电脑的能量不会被天线重新吸收。不能产生10兆赫共振的人和其他物体不会对它产生干扰。主要特点1、从理论来说，无线充电技术对人体安全无害处，无线充电使用的共振原理是磁场共振，只在以同一频率共振的线圈之间传输，而其他装置无法接受波段，另外，无线充电技术使用的磁场本身就是对人体无害的。但无线充电技术毕竟是新型的充电技术，以迈源科的无线充电器来说，很多人都会担忧无线充电技术会像当初Wi-Fi和手机天线杆刚出现一样，其实技术本身是无害的。2、桑德力的无线充电技术利用电磁炉原理在充电器与手机之间利用磁能转化为电能，线圈和电容器则在充电时产生转化作用。[5]3、桑德力表示这一系统可以在未来得到广泛应用，例如针对电动汽车的充电区以及针对电脑芯片的电量传输。采用这项技术研制的充电系统所需要的充电时间只有当前的一百五十分之一。无线充电技术64、转化率一直是很多人担心的问题，麻省理工学院通过研究表明，无线充电技术的损耗比起有线充电技术来说更高。迈源表示：无线充电高转化，也是无线充电器得以在全球进行应用的关键因素。但无线充电技术也受到距离的限制，未来发展，必然需要解决远距离传送对于波段和磁场范围的精准定位问题。5、共振控制核心芯片是无线充电技术共振原理控制中心。精准辐射范围控制，磁场频率大小，其它控制等都是由芯片实现。[6]有关无线充电技术应用的社会实际效益当今，世界各国都在争先恐后的研制无线充电技术。随着自然资源的不断匮乏和日益加重的环境保护问题，以电能来替代其它能源的运输工具已逐渐的发展开来，电动汽车以及电动自行车已普遍的深入到了人们的生活当中。作为电动汽车快速充电设备的技术难题还有很多，其中之一就是如何利用无线充电技术来实现电动汽车日益增长的需要。无线充电技术的不完善，问题的关键点就是能源损失太大和磁电感应转换的效率较低。另外，还有大功率无线充电技术的远距离传输和电磁对环境的辐射影响等因素还没有得到充分的解决。电动汽车实现无线充电技术的优点是替代了原始的电网直插式链接的诸多弊端，还有电能补充的时间长、车位占地面积大以及人工操作繁琐等不利因素。对于以往的这种充电技术来讲只是一次性电网的电能转换，而且一次性电磁感应的电能损失小，因为变压器初次级的电能频率与电网是一致的（50赫兹），所以不存在中频以上电磁辐射对环境产生的影响。但其缺点是在充电时必须提前安装好接电装置和需要加长电源引线以及存在某些不安全性等繁琐操作因素。随着电动力汽车技术的不断完善和市场的保有量逐步的增加，也是为了方便电动汽车的能源补给，人们开始尝试着研究如何利用无线充电技术对电动汽车进行充电，以解决电动汽车在有线充电过程中的诸多不利环节。优缺点有线充电技术与无线充电技术各有各的优缺点。有线充电技术的优点:1.能源转换一次性获得，电能损失小，节能环保。2.交直流转换一次性，不存在中高频电磁辐射。3.设备技术含量低，经济投入不大，维修方便。4.电功率的调节范围较宽，适合多种不同电压和电流等级的蓄电瓶储能补给。无线充电技术7有线充电的缺点：1.设备的移动搬运和电源的引线过长，主要是人工操作繁琐。2.设备以及在对电动汽车充电时其公共占地面积过大，3.在人工操作过程中，极易出现设备的过度磨损以及不安全性等因素。无线充电技术的优点：1.利用无线磁电感应充电的设备可做到隐形，设备磨损率低，应用范围广，公共充电区域面积相对的减小，但减小的占地面积份额不会太大。2.技术含量高，操作方便，可实施相对来说的远距离无线电能的转换，但大功率无线充电的传输距离只限制在5米以内，不会太远。3.操作方便。无线充电技术的缺点：1.虽然设备技术含量高，但设备的经济成本投入较高，维修费用大。2.因实现远距离大功率无线磁电转换，所以设备的耗能较高。无线传输的距离越远，无用功的耗损也就会越大。3.无线充电技术设备本身实现的是二次能源转换，也就是将网电降压（或直接）变为直流电后在进行一次较高频率的开关控制交流变换输出。由于大功率的交直交电流转换是进行电能的二次性无线传输原因，所以电磁的