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搜刮來(lái)的無(wú)線充電技術(shù),超經(jīng)典原理方案對(duì)比

發(fā)布時(shí)間:2015-02-11 來(lái)源:王國(guó)輝 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】無(wú)線充電技術(shù)的研究很早就開(kāi)始了,是一種利用電磁波感應(yīng)原理或者其他相關(guān)的交流感應(yīng)技術(shù)。行業(yè)關(guān)于無(wú)線充電也有很多不同的設(shè)計(jì),但是這些設(shè)計(jì)都是歸功于什么呢?就是那經(jīng)久不變的原理,本文搜刮來(lái)了無(wú)線充電技術(shù)所有經(jīng)典原理方案,大家可以對(duì)比著學(xué)習(xí)下。
 
無(wú)線充電技術(shù),即Wireless charging technology,是指具有電池的裝置不需要借助于電導(dǎo)線,利用電磁波感應(yīng)原理或者其他相關(guān)的交流感應(yīng)技術(shù),在發(fā)送端和接收端用相應(yīng)的設(shè)備來(lái)發(fā)送和接收產(chǎn)生感應(yīng)的交流信號(hào)來(lái)進(jìn)行充電的一項(xiàng)技術(shù),源于無(wú)線電力輸送技術(shù)。
 
無(wú)線充電技術(shù)的研究,源于19世紀(jì)30年代,邁克爾-法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象,即磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),從而在電線中產(chǎn)生電流。但最早的無(wú)線電力傳輸思想是尼古拉-特斯拉(Nikola Tesla) 在19世紀(jì)90年代提出的無(wú)線電力傳輸構(gòu)想和無(wú)線輸電試驗(yàn),因而有人稱(chēng)之為無(wú)線電能傳輸之父。
 
技術(shù)原理
 
從具體的技術(shù)原理及解決方案來(lái)說(shuō),目前無(wú)線充電技術(shù)主要有電磁感應(yīng)式、磁共振式、無(wú)線電波式、電場(chǎng)耦合式四種基本方式。這幾種技術(shù)分別適用于近程、中短程與遠(yuǎn)程電力傳送。
 
各種無(wú)線充電方式都有各自的特點(diǎn),具體比較如表1所示。
 
表1 無(wú)線充電各種原理方案的比較
 無(wú)線充電各種原理方案的比較
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當(dāng)前最成熟、最普遍的是電磁感應(yīng)式。其根本原理是利用電磁感應(yīng)原理,類(lèi)似于變壓器,在發(fā)送端和接收端各有一個(gè)線圈,初級(jí)線圈上通一定頻率的交流電,由于電磁感應(yīng)在次級(jí)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,如圖1所示。PWC聯(lián)盟發(fā)起者Powermat公司用電磁感應(yīng)式推出過(guò)一款WiCC充電卡,與SD卡差不多大,內(nèi)部嵌有線圈和電極等組件,插入現(xiàn)有智能手機(jī)電池旁邊即可使用。
電磁感應(yīng)式無(wú)線充電原理
圖1 電磁感應(yīng)式無(wú)線充電原理
 
磁共振式也稱(chēng)為近場(chǎng)諧振式,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(shuō)在一個(gè)特定的頻率上共振,它們就可以交換彼此的能量,其原理與聲音的共振原理相同,排列在磁場(chǎng)中的相同振動(dòng)頻率的線圈,可從一個(gè)向另一個(gè)供電,如圖2。技術(shù)難點(diǎn)是小型化和高效率化,被認(rèn)為是將來(lái)最有希望廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電的一種方式。
磁共振式無(wú)線充電示意圖
圖2 磁共振式無(wú)線充電示意圖
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無(wú)線電波式,基本原理類(lèi)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。典型的是20世紀(jì)60年代布朗(William C. Brown)的微波輸電系統(tǒng),其示意圖如圖3。整個(gè)傳輸系統(tǒng)包括微波源、發(fā)射天線、接收天線3部分;微波源內(nèi)有磁控管,能控制源在2. 45 GHz頻段輸出一定的功率;發(fā)射天線是64個(gè)縫隙的天線陣,接收天線擁有25%的收集和轉(zhuǎn)換效率。日本龍谷大學(xué)的移動(dòng)式無(wú)線充電系統(tǒng),也是通過(guò)頻率為2.45GHz 的微波送電,點(diǎn)亮了行駛中的模型警車(chē)的警燈。
無(wú)線電波式電能傳輸
圖3 無(wú)線電波式電能傳輸
 
電場(chǎng)耦合式利用通過(guò)沿垂直方向耦合的兩組非對(duì)稱(chēng)偶極子而產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)來(lái)傳輸電能,其基本原理是通過(guò)電場(chǎng)將電能從發(fā)送端轉(zhuǎn)移到接收端。這種方式主要是村田制作所采用,具有抗水平錯(cuò)位能力較強(qiáng)的特點(diǎn)。
 
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