1、无线充电技术成员： *主要内容主要内容无线充电技术简介1发展历史2应用及现状45工作原理3未来发展一、无线充电技术简介一、无线充电技术简介1.1 1.1 背景背景 抛弃充电的电源线是很多人的梦想，也是工程师们一只努力的目标。在很早以前，有些电动牙刷、无线电话就已经开始采用这种技术来充电。不过当时的技术很不成熟，其电力传输效率很低，发热量大，辐射也较大，安全性不好，在很长一段时间内无线充电技术么有什么声音。 直到2007年美国麻省理工学院的研究小组用其试制的无线电力传输装置，向2m外的60W的灯泡供电，并成功点亮了它。这使得人们的视线再次聚焦到无线充电技术上。 2007年无线充电技术的突破一、无
2、线充电技术简介一、无线充电技术简介1.2 1.2 什么是无线充电什么是无线充电 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。 市场上有无线充电功能的产品二、无线充电技术发展历史二、无线充电技术发展历史日本的H.Yagi和S.Uda论述了无线供电概念的可能性，美国学者开始研究不用导线去点亮点灯的输电方案现代交流电系统奠基者特斯拉开始构想无线供电方法把地
3、球作为内导体、距离地面约60km的电离层作为外导体，在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振，再利用环绕地球的表面电磁波来远距离输送电力，尽管没有成功但构想绝对大胆。Raytheon公司的William C.Brown做了大量的无线电方面的研究工作奠定了现代无线供电的实验基础。他所演示的直流直流转换效率在54%左右。19世纪末20世纪20-30年代20世纪60-70年代二、无线充电技术发展历史二、无线充电技术发展历史三、工作原理三、工作原理3.1 电磁感应方式 今天见到的各类无线充电技术，大多采用电磁感应技术，我们可以将这类技术看作是分离式的变压器。现在广泛的变压器由一个磁芯和两个线圈组成
4、；当初级线圈两段加上一个交变电压时，磁芯会产生一个交变磁场，从而在次级线圈上感应一个相同频率的交流电压，电能就从输入电路传输至输出电路。三、工作原理三、工作原理WPC型电感式无线充电系统的结构图无线充电牙刷三、工作原理三、工作原理 这套系统的主要缺陷在于，磁场随着距离的增加快速减弱，一般只能在数毫米至10厘米的范围内工作，加上能量是朝着四面八方发散式的，因此感应电流远远小于输入电流。充电效率并不是很高。这种工作方式用在智能手机中完全可行，苹果公司、LG、松下等都在开发各自的无线充电器。而且这系统对线圈的吻合要求较高，因此推出了可移动式线圈、多线圈、磁铁吸引方式。Lumia 920三、工作原理三
5、、工作原理3.2 磁共振方式 磁共振同样要求两个规格完全匹配的线圈，一个线圈通电后产生磁场，另一个线圈因此共振，产生的电流就可以点亮灯泡或者给设备充电。除了距离较远外，磁共振方式还可以同时对多个设备充电，并且对设备的位置并没有严格的限制，使用灵活度在各项技术中居于榜首。在传输效率方面，磁共振方式可以达到40%-60%.三、工作原理三、工作原理支持多个电器同时充电磁共振方式支持汽车等大功率设备三、工作原理三、工作原理 这套系统的有几个较好的优点，如位置自由度高，可同时充电多个产品，充电距离甚至可以达到数米之远，但是电磁共振以“电能一-磁能一-电能”的方式实现能量的传递，是一个开放的系统，存在着电
6、磁的辐射和能量的损失，实际效率较低，还无法投入商业化。近年作为智能手机业的两大重量级巨头高通和三星，采用了磁共振技术，除了针对智能手机、笔记本电脑等设备外，它们还将对电功汽车无线充电。韩国首尔游乐园新型电车三、工作原理三、工作原理3.3 电场耦合方式 村田制作所的电场耦合方式利用通过沿垂直方向耦合两组非对称偶极子而产生的感应电场来传输电力。其基本原理为：下图中以淡蓝色标示的部分产生强感应电场，通过电场将电力从送电侧转移到受电侧。 电场耦合式供电系统的基本电路结构三、工作原理三、工作原理 无线供电系统的供电部分是由供电模块和供电电极组成的，而接收部分则是由接收电极、接收模块和DC-DC转换器组成
7、的。来自供电模块的被转换成交流电的电流在经过由供电电极和接收电极之间形成的耦合电容的耦合后，被传递到接收部分。通过在接收部分安装了整流电路和电压转换电路，无线供电系统能够向电池和电子设备提供稳定的直流电。电场耦合系统架构示意三、工作原理三、工作原理 这套系统有3个特点：充电时设备的位置具备一定的自由度；电极可以做的额很薄，更易于嵌入；电极的温度不会显著上升，对于嵌入也相当有利。但由于其利用的是电场，还需考虑安全绝缘对策，且目前无法对多个用电器充电。供平板终端使用的产品不久即将亮相三、工作原理三、工作原理3.4 无线电波方式 基本原理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
8、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。三、工作原理三、工作原理 无线电波方式的缺点也十分明显，就是能量是四面八方发散的，导致其能量利用效率低的出奇。因特尔公司是无线电波方式的拥护者，作为PC界的巨头，其将超基本设计为无线充电的发送端，手机作为接收端。这套英特尔的方案供应电力低至1W一下，乍一看实用性有限，但是优点则是位置高度灵活。超级本作为充电站，随时为手机充电四、无线充电技术应用及现状四、无线充电技术应用及现状4.1 4.1 消费电子领域：手机、消费电子领域：手机
9、、MP3MP3、电脑、电视、充电器、电脑、电视、充电器等等等等 四、无线充电技术应用及现状四、无线充电技术应用及现状4.2 4.2 在汽车行业应用在汽车行业应用 目前已研制成功给电动汽车无线充电的新技术。江汽股份新能源汽车研究院院长介绍目前不少国内知名院校与江汽洽谈相关工作，合肥市科技局相关人员也表示也将引进这种新型环保汽车。而韩国首尔一座游乐园内试运行的新型电车就是在铺有电感应条的路面行驶时就可无线充电四、无线充电技术应用及现状四、无线充电技术应用及现状4.3 4.3 在太空发电中的应用在太空发电中的应用 四、无线充电技术应用及现状四、无线充电技术应用及现状4.4 4.4 安利净水机安利净水
10、机 早在10年前，安利即已将无线充电技术应用于净水器中，为内置于滤芯中的紫外线消毒设备提供无线充电支持，大大提高了消毒效率和产品安全性，也为产品功能模块的简化带来了极大便利。五、无线充电技术未来发展五、无线充电技术未来发展5.1 5.1 生物医学生物医学 人造器官，肾脏，肝脏;助听器，心脏起搏器等等。还有心血管、肿瘤等疾病可以通过向人体内植入微型器械进行治疗，此时通过无线充电技术对植入体进行充电，可以避免在体内植入导线。这种无接触式电能传输大大改善了作移植手术病人的生活质量，因为这种方式更为舒适，而且没有污染的危险。右图为斯坦福大学与2014年5月研制的只有米粒大小的医疗设备可植入体内，并进行
11、无线充电。五、无线充电技术未来发展五、无线充电技术未来发展5.2 5.2 机器人机器人 传统的机器人系统中大量的功率和数据传输线从控制中心引出连到各个传动装置上。若采用无线充电技术就会有以下优点：(1)没有裸漏导体，其能量传递能力不受环境因素如尘土、污物、水等的影响。比起电气连接来，更为可靠、耐用，不发生火花，不存在机械磨损和摩擦。(2)采用高频技术，可大大降低系统的体重和体积，提高了功率密度和传输效率。村田机器人“顽童和婉童”五、无线充电技术未来发展五、无线充电技术未来发展5.3 5.3 远距离无线充电远距离无线充电 目前的无线充电技术需要让被充电设备在2.54厘米范围之内，即近磁场无线充电
12、。然而，考虑到无线充电的便利性，远距离充电更具有便捷。 位于美国马萨诸塞州水城的WiTricity技术公司已推出专为手机、平板计算机、游戏控制器等用户而设的无线充电系统。用户只需在屋内放置一块讯号充电板，远至2.5米外的手机均能透过这个无线系统远距离充电。WiTricity可为手机、平板计算机、游戏控制器等设备充电五、无线充电技术未来发展五、无线充电技术未来发展5.3 5.3 远距离无线充电远距离无线充电 开发公司Ossia的总裁Hatem Zeine在最近的TechCrunch Disrupt活动中表示，其公司正在研发的Cota无线电力传输系统使用智能引导的天线阵列聚焦一束微波发送给接收组件（而且是只给那个组件）。它最远的传输距离可达9米，不需要用到任何中介设备。
