无线充电技术概要

电场耦合系统架构示意
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
3.4 无线电波方式
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
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。
二、无线充电技术发展历史
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
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
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
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。
村田机器人“顽童和婉童”
五、无线充电技术未来发展
5.3 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。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。
2007年无线充电技术的突破
一、无线充电技术简介
1.2 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。
五、无线充电技术未来发展
5.2 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。
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
5.3 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。
无线充电技术
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主要内容
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无线充电技术简介
发展历史 工作原理 应用及现状
5
未来发展
一、无线充电技术简介
1.1 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。
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；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。
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
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。
Fra Baidu bibliotek
四、无线充电技术应用及现状
4.3 在太空发电中的应用
四、无线充电技术应用及现状
4.4 安利净水机
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
市场上有无线充电功能的产品
二、无线充电技术发展历史
19世纪末
20世纪 20-30年代
20世纪 60-70年代
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。
Lumia 920
无线充电牙刷
三、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
WPC型电感式无线充电系统的结构图
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。
5.1 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， 并进行无线充电。
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
4.1 消费电子领域：手机、MP3、电脑、电视、充电器 等等
四、无线充电技术应用及现状
4.2 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