无线充电技术 无线充电技术-概述,无线充电技术-工作原理

无线充电技术,利用磁铁立即为一个以上的设备充电并且完全不借助电线,这项技术允许设备在距离充电器最远可达几米远的地方进行无线充电,富士通的无线充电技术利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷,线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振。

无线充电技术_无线充电技术 -概述


两部手机正进行无线充电

“无线充电”是利用一种特殊设备将电源插座的电力转变为可充电的电波,从而在扔掉电线的情况下直接对电子设备充电。无线充电大致上是通过磁场输送能量。无线充电还有一个好处是省电,无线充电设备的效能接收在70%左右,具备电满自动关闭功能,避免了不必要的能耗。而且,这个效能接收率在不断提高,很快将能达到98%。对于不同的电子产品,电源接口能自动对应,需要充电时,发射器和接收芯片会同时自动开始工作,充满电时,两方就会自动关闭。它还能自动识别不同的设备和能量需求。

无线充电技术_无线充电技术 -工作原理

原理简介

无线充电技术是靠两种新的设备来实现的,第一个是充电器,它要与电力相连接,然后会有一个“托盘”与充电器进行中转,只要手机与“托盘”距离在规定范围内,那么手机就会自动进行无线充电。由于传输的不是一些简单的数据,而是电力,因此无线充电在目前的距离要求比较严格,手机与“托盘”在现在只能实现1厘米之内的近距离充电,但是随着技术的进步,这一距离可能会拉长。虽然电力没有直接接触到手机产品,但是靠无线方式为手机充的电在使用效果上仍然和普通充电方式一样,续航能力并不会有所损失。

共振原理:

1.无线充电技术同样以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。


无线充电技术
2.无线充电技术天线以10兆赫的波长振动,产生电磁波。
3.无线充电技术使用的天线发出的能量传播到2米(6.5英尺)外。
4.无线充电技术输电线中的电能传入用铜制造的天线中。
5.无线充电技术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。

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、富士通的无线充电技术利用磁共振在充电器与设备之间的电场和磁场中传输电荷,线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振。

3、富士通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

4、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。迈源无线充电转化率比起有线要高几个百分点。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、核心芯片是无线充电技术在产品应用的难点之一。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。

市场应用发展瓶颈

无线充电技术 无线充电技术-概述,无线充电技术-工作原理

1.核心无线充电技术不完善

2.辐射区域难以实现远距离传输

3.长距离定位对硬件的要求太高

4.磁场共振高度匹配可控制小

5.应用范围局限,没有得到延伸6.市场因素与消费者心理导致开发商不愿意大力进行技术研发

无线充电技术_无线充电技术 -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。
《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。


无线充电技术
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,所以电磁的空间磁损率太大。
4,因为采取无线传输,磁能的无用功耗损会随着《无线充电设备》的功率增高而上升。
如今,《无线充电技术》在小功率的范围内还是可以显示出它的优越性的。比如小型直流用电设备中的通讯仪器仪表、民用无线通讯手机、微型计算机、小型便携式家用电器等。但实施大功率的无线传输来说,就比较困难了。根据磁能无线传输理论来说,传输的距离越远,磁能的消耗就会越大,而在终端设备中所获得的电能量也就越小。从电动汽车所需的能量补充电功率来说不是很小,一般小型的家用电子设备的充电电流在0.5安培至2安培之间。而一部几十马力的电动汽车所需的电能补充电流大多在5安培至20安培左右。电动汽车的功率越大,所需补充电能的电流量也就越大。而且我们在制造《无线充电设备》时,其输出功率会大于500瓦特以上或甚至更高。如果多部机车的联动充电,那么所需的总电源功率输出就会直线上升。对市电的供电系统来说无疑是雪上加霜,从而带给整座城市的是电网改造和巨额的经济投入,真是得不偿失。
另外,我们可计算一下经济账。按充电电压24伏特和15安培的电流对一部电动汽车进行充电,充电时间为10小时,其电能损耗只不过在3度左右,按市电当前的0.5角价格计算,给一部电动汽车充电的费用大约在一元五角钱左右。如果个人将电动车开到公共无线充电场合去充电的话,其费用不用说是很高的,我们这里所说的是自己使用一般的有线充电装置对电动车充电时所产生的费用。我们可对比一下,在同一台电动车充电的状态下,无线充电设备的功率肯定大于一般有线充电装置。因为《无线充电设备》的电损肯定大于有线充电设备的损耗,鉴于两种设备之间的经济投入和充电费用,所以人们往往还是喜欢采取低经济投入的有线充电设备来使用。依据电工学理论,我们知道,变压器的磁路越长,磁损会越大。不论是采取那一种电磁――磁电的远距离传输转换,都会损失大量的电能。而且电磁――磁电的转换次数越多,电能的损耗也会越大。而且电子器件的工作电流越大,器件的老化期也会越提前,这给我们对设备的维修和使用带来了很多的不便利因素。
关于电动车充电站的设立,在我看来不碍采取两种方式进行对比。就其一次性的充电费用来说,客户们还是喜欢选择一般有线充电的充电方式。我说的前提是两种充电设备具有一样的技术指标,都可实施快速充电方式和同样的充电质量。此时,我们可通过对充电设备的电能耗损参数做个对比,看看哪种设备的经济价值和社会效益更高。因为我们这个社会是以市场经济核算下的区域部门单位,人人都要计算经济的投入与回报,所以每一项高科技产业的投入也必须考虑大众化的普遍认可和产业自身的经济杠杆问题。同时在化石能源还没有达到枯竭的现代社会,民用电动汽车的发展也不会太快,如果能够提高蓄电池的一次性充电使用周期才是解决问题的最好办法。较短的电池一次性充电使用周期是制约电动汽车发展的最大阻力,从汽车的功率和速度来看,燃料汽车还是存在较多的优越性。
根据现代能源匮乏的实际情况,电动运输工具实现大功率《无线充电技术》的产业运作还为时过早。为什么会这样的说呢?虽然发展电动汽车可以节约能源和有利于环境的保护,但对供电系统的各方面量化要求也会更大;如增加电站的建设投资、输电网络的改造增容等原因。还有,因为电动汽车的社会保有量越大,所需的长期停车充电场所的占地面积也要随之扩大。实际上,采取大功率《无线充电技术》的社会经济投入费用普遍较高,而利用常规有线式充电方式既简便,一次性投资又小,而且对市电的量化需求又不大。还有就所占用的土地面积来说也相对的减少,这里所说的减少,是因为每个家庭都可以实施对电动汽车的能量补充,不会统一的集中到公共场所去充电。另外,每个家庭也不会购买价格较高的《无线充电设备》的,而且自己所担负的充电费用较公共场所要低得多。所以我们一定要宗合来考虑实施大功率《无线充电技术》的步子迈得是否不要太大,这仅仅是为了一时的方便,而导致了社会总体资源的大量消耗是否是得不偿失呢?

无线充电技术_无线充电技术 -三大主流技术

目前的无线充电技

无线充电

术还不算成熟,不仅技术发展缓慢,标准也尚未统一。目前主流的无线充电标准有三种:PowerMattersAlliance(PMA)标准、Qi标准、AllianceforWirelessPower(A4WP)标准。下面我们就针对这三种标准进行简单介绍。

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。
目前已经有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。
目前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。

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。
目前,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,目前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。截至目前,联盟成员数量已增加到74家,包括飞利浦、HTC、诺基亚、三星、索尼爱立信、百思买等知名企业都已是联盟的成员。

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设立技术标准和行业对话机制。

无线充电技术_无线充电技术 -发展历史


无线充电其实早在1890年,物理学家兼电气工程师尼古拉・特斯拉(NikolaTesla)就已经做了无线输电试验。他提出并实现了交流发电。磁感应强度的国际单位制也是以他的名字命名的。特斯拉构想的无线输电方法,是把地球作为内导体、地球电离层作为外导体,通过放大发射机以径向电磁波振荡模式,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传输能量。但因财力不足,特斯拉的大胆构想并没有得到实现。后人虽然从理论上完全证实了这种方案的可行性,但世界还没有实现大同,想要在世界范围内进行能量广播和免费获取也是不可能的。因此,一个伟大的科学设想就这样胎死腹中。

1968年,美国工程师彼得・格拉泽(PeterGlaser)提出了空间太阳能发电(SpaceSolarPower,SSP)的概念,其构想是在地球外层空间建立太阳能发电基地,通过微波将电能传输回地球,并通过整流天线把微波转换成电能。1979年,美国航空航天局NASA和美国能源部联合提出太阳能计划-建立“SPS太阳能卫星基准系统”。欧盟则在非洲的留尼汪岛建造了一座10万千瓦的实验型微波输电装置,已于2003年向当地村庄送电。野心勃勃的日本拟于2020年建造试验型太空太阳能发电站SPS2000,2050年进入规模运行。

其实,无线充电技术离我们这些普通人也并非遥不可及。相信一定有人使用过某种品牌的电动牙刷,只要将牙刷插入220V的充电座上即可实现不接触的无线充电,使用起来很方便。这种无线充电就是利用电磁感应原理,解决了潮湿环境下的用电安全问题。

无线电能传输有电磁感应、射频和微波三种基本方式,这三种技术分别适用于近程、中短程与远程电力传送。但每种无线充电方式都有一些缺点,从而限制了它的发展。例如电磁感应方式传送能量较小、传送范围较小等,这也是为什么电动牙刷必须放在充电座上才能充电,而不能将牙刷任意摆放的原因。所以,现在各家公司的研究方向就是对这些技术进行改良和完善,从而最终实现商品化。

无线充电技术_无线充电技术 -市场需求

无线充电技术不仅可以为手机产品充电,它还将在PMP/MP3播放器、数字照相机以及笔记本电脑等产品领域得到快速应用和发展。根据市场调查机构的调查,到2013年,全球无线充电潜在市场容量接近140亿美元,到2014年,无线充电设备的出货量将达到2亿5千万台,也正是这一持续增长的市场需求让Qi标准将在更多领域发挥它的超便捷作用。

无线充电技术_无线充电技术 -远距

方便自不必说,除此之外,无线充电还更安全,没有了外露的连接器,漏电、跑电等安全隐患都彻底避免了。有人担心辐射的问题,这一技术最先在净水器中运用,至今已经有8年时间了,安全性已经得到了36个国家的验证,肯定不会对人体和环境带来危害。据介绍,无线充电大致上是通过磁场输送能量,而人类以及人类身边的绝大多数物件都是非磁性的。无线充电还有一个好处是省电,无线充电设备的效能接收在70%左右,和有线充电设备相等,但是它具备电满自动关闭功能,避免了不必要的能耗。而且这个效能接收率在不断提高.
无线充电设备比普通充电器“聪明”很多,对于不同的电子产品,电源接口能自动对应,需要充电时,发射器和接收芯片会同时自动开始工作,充满电时,两方就会自动关闭。它还能自动识别不同的设备和能量需求,进行‘个性化工作’,这就是智能。
现在,为了消费者的安全以及他们的便利性考虑,相关科研人员先提供了近磁场无线充电技术(即需放在发射器旁边),同时,他们也在研究远距离无线充电,这将是一个新兴市场。实际上现在的技术就可以达到3英尺~4英尺的范围内进行有效的电量传输,但这还需要经过相关组织的验证。相信未来5到10年,甚至更快,远距离无线充电就会进入每一个人的生活中。
未来,不仅是小功率电器,常见的家用电器设备、医疗设备、电动工具、办公室电器、厨房电器等都可以实现无线充电了。其实准确的说,应该叫“无线供电”,也就是一边传输一边使用电能,不需要任何类似于电池的电量存储设备,更不需要提前充电了。
到那时,电线、插线板、电池都可以消失了,你甚至感受不到电的存在,它就像空气一样,让你觉得手到擒来。

无线充电技术_无线充电技术 -先驱

Palm  

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