无线充电技术的研究与应用

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1、无线充电技术的研究与应用一、背景通常电能的传输主要是通过导线进行的。对电器设备中的蒂电池充电，一般是通过电流电压变换控制电路和插头、插座等接口的物理连来实现的。这种电能传输方式在进行人功率充电时存在高压触电的危险，且在水卜，采矿，化工等对防水，防爆要求很高的坏境F,这种连接容易受到腐蚀、水、灰尘和污物的影响，使得系统的女全性、可靠性及使用寿命较低,口极易引发事故，极大地限制了恶劣条件下电能的传输。无接触能量传输技术止是为了弥补这些不足而发明的一种基于高频逆变技术和磁耦合技术的新技术。近年來，尢接触能量传输技术受到了国际上学术界和工程技术界的广泛瞩目，己

2、经在集装箱起重机，传送设备，深海采油，地下采矿，水下机器人，保疗等领域得到了广泛的应用。二、国内外研究现状无线电能传输技术(WirelessPowerTransferTechnology)又称无接触电能传输(ContactlessPowerTransmission,CPT)技术早在1890年,著名电气工程师(物理学家)尼古拉•特斯拉(NikolaTesla)就己提出。无线充电技术的研究应用涉及领域广泛，传输功率相差较大，小到用丁牛物移植的几十毫瓦、小型设备几十瓦的功率，大到电动汽车或运动机器人的上千瓦功率以及磁悬浮列车应用的上兆瓦功率。2007年,MI

3、T(MassachusettesInstituteofTechnology美国麻省理工学院)无线传能实验中发射谐振器和接收谐振器是半径为3mm的铜线缠绕5.25圈、线圈半径300mm.高度200mm,具备分布式电感和电容特性的线圈型谐振器，实验测得其谐振频率为9.90MHzo在谐振器距离2n)传输时传输效率约为40%,距离为lm时传输效率可高达90%。用两米外的一个电源，“隔空”点亮了一盏60庇的灯泡。如图1所示。2008年12月17日成立无线充电联盟(WirelessPowerConsortium),2010年8月31日,无线充电联盟在北京止式将Qi

4、无线充电技术引入中国。无线充电技术采用统一的工业标准,未来几年，手提电话、PMP/MP3播放器、数字照相机、手提电脑等产品都可以使用全新的低能耗、高兼容的相同的无线充电器。图1M1T用无线传输点亮2m外的60W电灯2008年8刀，Intel西雅图实验室的JoshuaR.Smith研究小组基丁•磁谐振耦合无线能量传输技术开发出可为小型电器充电的无线传能装置能够实现在5距离内给60W灯泡提供电能，效率可达75%。如图2所示。图2Intel西雅图实验室现在lm距离内给60W灯泡无线供电图3美国匹兹堡人学孙民贵教授的体内无线传能实验美国匹兹堡人学孙民贵教授所领

5、导的课题组对体内植入电子器件的无线传能进行了深入研究，他们采川薄膜型螺旋线圈谐振器，实验中在20cni传输距离时传输效率可达5096。如图3所示。2009年,德州仪器(T1)和Fulton(eCoupled技术)公司合作开发电源芯片用于控制非接触式充电。Fulton公司与TI在CES2009上展示了一款专为iPhone打造的无线充电器，但询提是iPhone必须使用改装后的专川电池。如图4所示。WildCharge公司也已经开始销售一些无线充电设备。如图5所示。图4CES2009Powermat展出的无线充电板2010年1月，在美国CES展览会上，海尔公

6、司推出了“无尾电视”。如图6所示。图5正在为摩托罗拉的RAZR手机充电的WildCharge图6海尔公司推出了“无尾电视”2010年，H本富士通公司利用磁谐振无线电能传输技术实现为一个以上的设备充电。实验结果显示无线传输距离人约在15厘米左右，而.H.对多个设备充电时，设备相对于充电器的位置没冇任何限制。采川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。如图7所示。图7日木富士通公司演示无线电能传输技术实现为一个以上的设备充电2010年中国CE创新设计盛典上，戴尔展示了一•台无需电源的笔记木电脑Latitude/,据报道，这是全球第一

7、台配有无线感应充电基座的笔记本电脑。如图7所示。图8戴尔展示了一台无需电源的笔记本电脑LatitudeZ2010年11月，英国HaloIPT公司在伦敦宣布，利用其最新研发的感应式电能传输技术成功实现了为电动汽车无线充电。H本也在进行这方面的研究。英特尔计划在2013年卜-半年将自己的无线充电技术带入新的Ultrabook当中，并称该技术为WREL(WirelessResonantEnergyLink)。除了UltrabookZ外，英特尔还计划将这项技术用到基于英特尔芯片的智能手机上。该技术以超级木为充电源，配置了相关软件以及传输发射器。英特尔表示，这种

8、方式可以降低功耗，当然对于用户来说，“方便”则是最大的吸引力。如图8所示。WirelessRe