無線充電技術(shù)介紹

1、無線充電技術(shù)無線充電技術(shù) 目錄：一.概述.1二.原理.2三主流技術(shù).3四.轉(zhuǎn)換裝置.5五.市場需求.9六.應(yīng)用實(shí)例.10七.發(fā)展動向.13一概述 無線充電技術(shù)（Wireless charging technology；Wireless charge technology ）。 無線充電技術(shù)，源于無線電力輸送技術(shù)。無線充電，又稱作感應(yīng)充電、非接觸式感應(yīng)充電，是利用近場感應(yīng)，也就是電感耦合，由供電設(shè)備（充電器）將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對電池充電，并同時(shí)供其本身運(yùn)作之用。由于充電器與用電裝置之間以電感耦合傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此充電器及用電的裝置都可以做到無導(dǎo)電接點(diǎn)

2、外露。1 麻省理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)在2007年6月7日美國科學(xué)雜志的網(wǎng)站上發(fā)表了他們的研究成果。研究小組把共振運(yùn)用到電磁波的傳輸上而成功“抓住”了電磁波。他們利用銅制線圈作為電磁共振器，一團(tuán)線圈附在傳送電力方，另一團(tuán)在接受電力方。當(dāng)傳送方送出某特定頻率的電磁波后，經(jīng)過電磁場擴(kuò)散到接受方，電力就實(shí)現(xiàn)了無線傳導(dǎo)。這項(xiàng)被他們稱為“無線電力”的技術(shù)經(jīng)過多次試驗(yàn)，已經(jīng)能成功為一個(gè)兩米外的60瓦燈泡供電。這項(xiàng)技術(shù)的最遠(yuǎn)輸電距離還只能達(dá)到2.7米，但研究者相信，電源已經(jīng)可以在這范圍內(nèi)為電池充電。而且只需要安裝一個(gè)電源，就可以為整個(gè)屋里的電器供電。2 原理電磁感應(yīng)式充電初級線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次

3、級線圈中產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。目前最為常見的充電墊解決方案就采用了電磁感應(yīng)，事實(shí)上，電磁感應(yīng)解決方案在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上并無太多神秘感，中國本土的比亞迪公司，早在2005年12月申請的非接觸感應(yīng)式充電器專利，就使用了電磁感應(yīng)技術(shù)。磁場共振充電由能量發(fā)送裝置，和能量接收裝置組成，當(dāng)兩個(gè)裝置調(diào)整到相同頻率，或者說在一個(gè)特定的頻率上共振，它們就可以交換彼此的能量，是目前正在研究的一種技術(shù)，由麻省理工學(xué)院(MIT)物理教授Marin Soljacic帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)利用該技術(shù)點(diǎn)亮了兩米外的一盞60瓦燈泡，并將其取名為WiTricity。該實(shí)驗(yàn)中使用的線圈直徑達(dá)到50cm，還無法實(shí)現(xiàn)商用

4、化，如果要縮小線圈尺寸，接收功率自然也會下降。無線電波式充電這是發(fā)展較為成熟的技術(shù)，類似于早期使用的礦石收音機(jī)，主要有微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負(fù)載作出調(diào)整的同時(shí)保持穩(wěn)定的直流電壓。此種方式只需一個(gè)安裝在墻身插頭的發(fā)送器，以及可以安裝在任何低電壓產(chǎn)品的“蚊型”接收器。3 主流技術(shù)1、Qi標(biāo)準(zhǔn)Qi是全球首個(gè)推動無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織-無線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium,簡稱WPC)推出的“無線充電”標(biāo)準(zhǔn)，具備便捷性和通用性兩大特征。首先，不同品牌的產(chǎn)品，只要有一個(gè)Qi的標(biāo)識，都可以用Qi無線充電器充電。其次，它攻克了無

5、線充電“通用性”的技術(shù)瓶頸，在不久的將來，手機(jī)、相機(jī)、電腦等產(chǎn)品都可以用Qi無線充電器充電，為無線充電的大規(guī)模應(yīng)用提供可能。市場比較主流的無線充電技術(shù)主要通過三種方式，即電磁感應(yīng)、無線電波、以及共振作用，而Qi采用了目前最為主流的電磁感應(yīng)技術(shù)。在技術(shù)應(yīng)用方面，中國公司已經(jīng)站在了無線充電行業(yè)的最前沿。據(jù)悉，Qi在中國的應(yīng)用產(chǎn)品主要是手機(jī)，這是第一個(gè)階段，以后將發(fā)展運(yùn)用到不同類別或更高功率的數(shù)碼產(chǎn)品中。2、Power Matters Alliance標(biāo)準(zhǔn)Power Matters Alliance標(biāo)準(zhǔn)是由Duracell Powermat公司發(fā)起的，而該公司則是由寶潔與無線充電技術(shù)公司Powerm

6、at合資經(jīng)營，擁有比較出色的綜合實(shí)力。除此以外，Powermat還是Alliance for Wireless Power(A4WP)標(biāo)準(zhǔn)的支持成員之一。已經(jīng)有AT&T、Google和星巴克三家公司加盟了PMA聯(lián)盟(Power Matters Alliance縮寫)。PMA聯(lián)盟致力于為符合IEEE協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)和電子設(shè)備，打造無線供電標(biāo)準(zhǔn)，在無線充電領(lǐng)域中具有領(lǐng)導(dǎo)地位。Duracell Powermat公司推出過一款WiCC充電卡采用的就是Power Matters Alliance標(biāo)準(zhǔn)。WiCC比SD卡大一圈，內(nèi)部嵌入了用于電磁感應(yīng)式非接觸充電的線圈和電極等組件，卡片的厚度較薄，插入現(xiàn)有智能

7、手機(jī)電池旁邊即可利用，利用該卡片可使很多便攜終端輕松支持非接觸充電。3、A4WP標(biāo)準(zhǔn)A4WP是Alliance for Wireless Power標(biāo)準(zhǔn)的簡稱，由美國高通公司、韓國三星公司以及前面提到的Powermat公司共同創(chuàng)建的無線充電聯(lián)盟創(chuàng)建。該聯(lián)盟還包括Ever Win Industries、Gill Industries、Peiker Acustic和SK Telecom等成員，目標(biāo)是為包括便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車等在內(nèi)的電子產(chǎn)品無線充電設(shè)備設(shè)立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)對話機(jī)制。24、iNPOFi技術(shù)iNPOFi（“invisible power field”，即“不可見的能量場”）無線充電是

8、一種新的無線充電技術(shù)。其無線充電系列產(chǎn)品采用智能電傳輸無線充電技術(shù)，具備無輻射、高電能轉(zhuǎn)化效率、熱效應(yīng)微弱等特性。iNPOFi智能無輻射技術(shù)與現(xiàn)有其他的無線充電技術(shù)相比，iNPOFi沒有輻射，采用電場脈沖模式，不產(chǎn)生任何輻射，中國泰爾實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果顯示，輻射增加值近乎零。 在高效方面，泰爾試驗(yàn)室還測定，該技術(shù)的產(chǎn)品，充電傳輸效率高達(dá)90%以上，徹底改變了傳統(tǒng)無線充電最高70%以下電轉(zhuǎn)換低效率問題。 在智能管理方面，采用芯片適配管理技術(shù)，其中包括：自動開啟、關(guān)閉充電過程；自動適配需要的電壓、電流，管理充電過程，以確保較高的充電效率；并可以使用一個(gè)統(tǒng)一的充電板，為任何品牌、型號的電子產(chǎn)品，進(jìn)行安全

9、、便利、高效的充電。 在安全性方面，同時(shí)考慮到了各種弱電充電中的安全性問題，如靜電ESD保護(hù)、防過充、防沖擊等等，甚至若受電設(shè)備自身電源管理出現(xiàn)問題時(shí)，可以通過inpofi芯片自動熔斷保護(hù)電子設(shè)備不被損壞。 值得一提的是，對于智能設(shè)備廠商而言，inpofi以一顆極小的為核心，實(shí)現(xiàn)了超微化設(shè)計(jì)，僅有1/4個(gè)五毛硬幣大小，可以方便的集成到任何設(shè)備中，也可以集成到各種形態(tài)的可穿戴設(shè)備中。這是傳統(tǒng)電磁原理的產(chǎn)品無法達(dá)到的。iNPOFi技術(shù)作為新一代無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，高效、綠色、便捷、經(jīng)濟(jì)。采用該技術(shù)的充電設(shè)備包含電源發(fā)射裝置和電源接收裝置兩部分，發(fā)射裝置大小、薄厚與普通手機(jī)相當(dāng)，接收裝置嵌入手機(jī)保護(hù)套

10、中，將手機(jī)套上保護(hù)套，平放在發(fā)射裝置上進(jìn)行充電。充電過程中，手機(jī)不需要插上任何連接線。相關(guān)檢測顯示，充電過程中電磁輻射為零，電能效率轉(zhuǎn)換達(dá)947%，接近有線充電。充電設(shè)備支持低電壓供電，兼容普通USB供電；實(shí)現(xiàn)低溫充電，有效保障設(shè)備及電池的使用安全及壽命。34 轉(zhuǎn)換裝置工作原理無線充電技術(shù)原理圖4利用物理學(xué)的“共振”原理兩個(gè)振動頻率相同的物體能高效傳輸能量。1.輸電線中的電能傳入用銅制造的天線中。2.天線以10兆赫的頻率振動，產(chǎn)生電磁波。3.天線發(fā)出的能量傳播到2米(6.5英尺)外。4.同樣以10兆赫的頻率震動的膝上型電腦接收到電流，能量充入設(shè)備中。5.沒有轉(zhuǎn)換成膝上型電腦的能量不會被天線重新

11、吸收。不能產(chǎn)生10兆赫共振的人和其他物體不會對它產(chǎn)生干擾。主要特點(diǎn)1、從理論來說，無線充電技術(shù)對人體安全無害處，無線充電使用的共振原理是磁場共振，只在以同一頻率共振的線圈之間傳輸，而其他裝置無法接受波段，另外，無線充電技術(shù)使用的磁場本身就是對人體無害的。但無線充電技術(shù)畢竟是新型的充電技術(shù)，以邁源科的無線充電器來說，很多人都會擔(dān)憂無線充電技術(shù)會像當(dāng)初Wi-Fi和手機(jī)天線桿剛出現(xiàn)一樣，其實(shí)技術(shù)本身是無害的。2、桑德力的無線充電技術(shù)利用電磁爐原理在充電器與手機(jī)之間利用磁能轉(zhuǎn)化為電能，線圈和電容器則在充電時(shí)產(chǎn)生轉(zhuǎn)化作用。53、桑德力表示這一系統(tǒng)可以在未來得到廣泛應(yīng)用，例如針對電動汽車的充電區(qū)以及針對電

12、腦芯片的電量傳輸。采用這項(xiàng)技術(shù)研制的充電系統(tǒng)所需要的充電時(shí)間只有當(dāng)前的一百五十分之一。4、轉(zhuǎn)化率一直是很多人擔(dān)心的問題，麻省理工學(xué)院通過研究表明，無線充電技術(shù)的損耗比起有線充電技術(shù)來說更高。邁源表示：無線充電高轉(zhuǎn)化，也是無線充電器得以在全球進(jìn)行應(yīng)用的關(guān)鍵因素。但無線充電技術(shù)也受到距離的限制，未來發(fā)展，必然需要解決遠(yuǎn)距離傳送對于波段和磁場范圍的精準(zhǔn)定位問題。5、共振控制核心芯片是無線充電技術(shù)共振原理控制中心。精準(zhǔn)輻射范圍控制，磁場頻率大小，其它控制等都是由芯片實(shí)現(xiàn)。6有關(guān)無線充電技術(shù)應(yīng)用的社會實(shí)際效益當(dāng)今，世界各國都在爭先恐后的研制無線充電技術(shù)。隨著自然資源的不斷匱乏和日益加重的環(huán)境保護(hù)問題，以

13、電能來替代其它能源的運(yùn)輸工具已逐漸的發(fā)展開來，電動汽車以及電動自行車已普遍的深入到了人們的生活當(dāng)中。作為電動汽車快速充電設(shè)備的技術(shù)難題還有很多，其中之一就是如何利用無線充電技術(shù)來實(shí)現(xiàn)電動汽車日益增長的需要。無線充電技術(shù)的不完善，問題的關(guān)鍵點(diǎn)就是能源損失太大和磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換的效率較低。另外，還有大功率無線充電技術(shù)的遠(yuǎn)距離傳輸和電磁對環(huán)境的輻射影響等因素還沒有得到充分的解決。 電動汽車實(shí)現(xiàn)無線充電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是替代了原始的電網(wǎng)直插式鏈接的諸多弊端，還有電能補(bǔ)充的時(shí)間長、車位占地面積大以及人工操作繁瑣等不利因素。對于以往的這種充電技術(shù)來講只是一次性電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)換，而且一次性電磁感應(yīng)的電能損失小，因?yàn)樽儔?/p>

14、器初次級的電能頻率與電網(wǎng)是一致的（50赫茲），所以不存在中頻以上電磁輻射對環(huán)境產(chǎn)生的影響。但其缺點(diǎn)是在充電時(shí)必須提前安裝好接電裝置和需要加長電源引線以及存在某些不安全性等繁瑣操作因素。隨著電動力汽車技術(shù)的不斷完善和市場的保有量逐步的增加，也是為了方便電動汽車的能源補(bǔ)給，人們開始嘗試著研究如何利用無線充電技術(shù)對電動汽車進(jìn)行充電，以解決電動汽車在有線充電過程中的諸多不利環(huán)節(jié)。優(yōu)缺點(diǎn)有線充電技術(shù)與無線充電技術(shù)各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。有線充電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn):1.能源轉(zhuǎn)換一次性獲得，電能損失小，節(jié)能環(huán)保。2.交直流轉(zhuǎn)換一次性，不存在中高頻電磁輻射。3.設(shè)備技術(shù)含量低，經(jīng)濟(jì)投入不大，維修方便。4.電功率的調(diào)節(jié)范圍較寬

15、，適合多種不同電壓和電流等級的蓄電瓶儲能補(bǔ)給。有線充電的缺點(diǎn)：1.設(shè)備的移動搬運(yùn)和電源的引線過長，主要是人工操作繁瑣。2.設(shè)備以及在對電動汽車充電時(shí)其公共占地面積過大，3.在人工操作過程中，極易出現(xiàn)設(shè)備的過度磨損以及不安全性等因素。無線充電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：1.利用無線磁電感應(yīng)充電的設(shè)備可做到隱形，設(shè)備磨損率低，應(yīng)用范圍廣，公共充電區(qū)域面積相對的減小，但減小的占地面積份額不會太大。2.技術(shù)含量高，操作方便，可實(shí)施相對來說的遠(yuǎn)距離無線電能的轉(zhuǎn)換，但大功率無線充電的傳輸距離只限制在5米以內(nèi)，不會太遠(yuǎn)。3.操作方便。無線充電技術(shù)的缺點(diǎn)：1.雖然設(shè)備技術(shù)含量高，但設(shè)備的經(jīng)濟(jì)成本投入較高，維修費(fèi)用大。2.因?qū)?/p>

16、現(xiàn)遠(yuǎn)距離大功率無線磁電轉(zhuǎn)換，所以設(shè)備的耗能較高。無線傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，無用功的耗損也就會越大。3.無線充電技術(shù)設(shè)備本身實(shí)現(xiàn)的是二次能源轉(zhuǎn)換，也就是將網(wǎng)電降壓（或直接）變?yōu)橹绷麟姾笤谶M(jìn)行一次較高頻率的開關(guān)控制交流變換輸出。由于大功率的交直交電流轉(zhuǎn)換是進(jìn)行電能的二次性無線傳輸原因，所以電磁的空間磁損率太大。4.因?yàn)椴扇o線傳輸，磁能的無用功耗損會隨著無線充電設(shè)備的功率增高而上升。如今，無線充電技術(shù)在小功率的范圍內(nèi)還是可以顯示出它的優(yōu)越性的。比如小型直流用電設(shè)備中的通訊儀器儀表、民用無線通訊手機(jī)、微型計(jì)算機(jī)、小型便攜式家用電器等。但實(shí)施大功率的無線傳輸來說，就比較困難了。根據(jù)磁能無線傳輸理論來說，傳輸

17、的距離越遠(yuǎn)，磁能的消耗就會越大，而在終端設(shè)備中所獲得的電能量也就越小。從電動汽車所需的能量補(bǔ)充電功率來說不是很小，一般小型的家用電子設(shè)備的充電電流在0.5安培至2安培之間。而一部幾十馬力的電動汽車所需的電能補(bǔ)充電流大多在5安培至20安培左右。電動汽車的功率越大，所需補(bǔ)充電能的電流量也就越大。而且我們在制造無線充電設(shè)備時(shí)，其輸出功率會大于500瓦特以上或甚至更高。如果多部機(jī)車的聯(lián)動充電，那么所需的總電源功率輸出就會直線上升。對市電的供電系統(tǒng)來說無疑是雪上加霜，從而帶給整座城市的是電網(wǎng)改造和巨額的經(jīng)濟(jì)投入，真是得不償失。五市場需求 無線充電技術(shù)不僅可以為手機(jī)產(chǎn)品充電，它還將在PMP/MP3播放器、

18、數(shù)字照相機(jī)以及筆記本電腦等產(chǎn)品領(lǐng)域得到快速應(yīng)用和發(fā)展。根據(jù)市場調(diào)查機(jī)構(gòu)的調(diào)查，到2013年，全球無線充電潛在市場容量接近140億美元，到2014年，無線充電設(shè)備的出貨量將達(dá)到2億5千萬臺，也正是這一持續(xù)增長的市場需求讓Qi標(biāo)準(zhǔn)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮它的超便捷作用。6 應(yīng)用實(shí)例海爾“無尾”電視 北京時(shí)間2010年1月8日(美國當(dāng)?shù)貢r(shí)間2010年1月7日)，第43屆美國國際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(CES)在美國的拉斯維加斯剛一開幕，作為Qi標(biāo)準(zhǔn)組織的一員，來自中國的海爾彩電就以一款“無尾電視”吸引了眾多與會參觀者，美國全國廣播公司NBC還為此做了特別道。諾基亞920 采用的是Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn)，而諾基亞92

19、0更是不需要安裝任何配件，直接將它放在任何一款支持Qi標(biāo)準(zhǔn)的無線充電器上就能開始充電。感應(yīng)充電觀光車 韓國首爾一座游樂園內(nèi)試運(yùn)行一種新型電車。這種電車在鋪有電感應(yīng)條的路面上行駛時(shí)可“無線”充電。7 發(fā)展動向盡管在手機(jī)、筆記本電腦、小家電等領(lǐng)域可以使用無線充電技術(shù)，但是市場份額最大的還是手機(jī)領(lǐng)域。無線充電技術(shù)動向綜上所述，可以概括為幾點(diǎn)：第一：簡單的原理高中物理學(xué)的電磁耦合原理，產(chǎn)業(yè)界也很熟悉，從RFID延伸出來的技術(shù)，也很容易接受。接收端就一片或者兩片芯片（最終會單片方案），一端接充電線圈，一端接電池。很多公司開始推出系列芯片，會加快無線充電知識的傳播和普及。第二：麻煩的工藝手機(jī)中多余的空間，尤其是智能手機(jī)，是很難騰出來放置一個(gè)大的充電線圈的。如