无线充电

非接触式感应充电源于无线电能传输技术。

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。基本上由于充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量,两者之间不需使用电线连接,因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。那样就比有线充电更为方便。

历史

尼古拉·特斯拉认为可以用特斯拉线圈实现无线供电。但实验没有成功。

1978年,美国发明家约翰·乔治·博格尔开始尝试给电动汽车进行无线充电。

1989年,日本八电子提出了与WiTricity的磁耦合谐振原理完全相同的电路。

1993年,日本大福公司实现了世界上第一起非接触式供电和输送系统。其理论基础来自奥克兰大学约翰·博伊斯的理论。

1994年,村田制造公司的开发商宣布“磁耦合谐振技术”。

2006年11月,麻省理工学院(MIT)的马林·索尔贾希克成功了2米传输实验。

2009年1月,WiPower公司制定磁共振标准“A4WP”,支持高达50W的功率传输,距离可达5厘米,功率传输频率为6.78 MHz。

2010年7月,无线电力联盟(WPC)制定磁感应标准“Qi”。制定了5W或更小的移动终端的标准。

2012年1月,IEEE发布根据IEEE标准协会(IEEE-SA)的PMA磁感应标准,行业组成电力事务联盟(PMA)。该标准与Qi相似,主要建置一套安全,节能的感应电源标准,并进行智能电源管理。

2015年9月,A4WP与PMA无线充电组织合并成AirFuel Alliance,推动统一无线充电标准。

2019年2月,集成了WiTricity技术与Qualcomm Halo(来自奥克兰大学的Halo IPT)技术。

优点

安全:无通电接点设计,可以避免触电的危险。在植入嵌入式医疗装置上,可以在不损害身体组织的情况下对植入在人体内的医疗装置进行充电而不需要有电线穿过皮肤及其他自体组织,免去感染的风险。

方便:充电时无需以电线连接,只要放到充电器附近即可。技术上,一个充电器可以对多个用电装置进行进电,在有多个用电装置的情况下可以省去多个充电器、不用占用多个电源插座、没有多条电线互相缠绕的麻烦。

缺点

充电效率低:一般充电器内也有变压器,但无线充电以发射线圈及接收线圈组成的变压器由于在结构上有限制,所以能量存送效率理论上会略低于一般充电器。若电源先由市电经适配器(降压、整流、稳压)后再接到无线充电器,如此经多重转换,效率会更低。

充电速度慢:由于目前手机等接收设备,大多限制了输入的功率,因此充电速度较慢。

成本高:在充电器需要有推动线圈的电子线路,而在用电装置需要有电力转换的电子装置,两者也需要有线圈,而且需要高频滤波电路以满足FCC之规范,因此成本比直接接触为高。

不能在移动时充电:这个问题只在移动装置上发生,例如电动刮胡刀在充电时就不能移离充电器,若电动刮胡刀内的电池刚完全用尽时就不能使用,反而传统以电线连接充电的设计可以持续使用。

兼容性低:不同品牌的无线充电装置因为无统一标准,因此不能通换使用。但近年,业界组织WPC开始推行标准化,展望将会有望达至标准统一。不过随着Qi标准在2012年末广泛用于多种流行手机,但是一直无法普及并广泛使用,现在基本上虽提到“支持无线充电”就是“支持Qi无线充电”,但是未来发展则未可知。

发热严重:由于电力转换的电子装置在工作时会有损耗,而且电子装置十分贴近被充电的接收设备,因此使用者会在使用中感受到很高的热量。其实这一点和传统线充使用的适配器发热是一致的。目前特斯拉无线设备公司的新产品解决了这一问题,使得充电时温度和线充基本一致。

电池寿命耗损高:使用一般的有线充电时,装置会让充电器直接供给电源给装置,并让装置中的电池得到休息。而在使用无线充电时,装置并不会让电池停止工作。无线充电把电池充饱一部分后,电池又供给电源给装置,消耗掉部分电力后,充电器再把电力充进电池内。一来一往,让电池不断处在被使用的状态,造成电池寿命的耗损。

转自:维基百科


基本原理

电磁感应式

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

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Marin Soljacic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

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。

转自:百度百科