浅谈远距离无线充电

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技术交流

本文主要阐述了远距离无线充电的概况，介绍了现代充电的缺点，以及远距离无线充电弥补如今充电缺点的优势，重点分析了国内外公司对该技术的研究现状，最后分析了远距离无线充电的实现在技术上需要解决的难题。

1.研究目的

目前，在社会生活中对于智能家具，电器的充电基本上都是使用的电线进行充电，使用电线充电不但不方便而且当桌面上电器过多时，会造成桌面杂乱，电线相互缠绕的现象，电线使用久后会出现线路老化，经常的使用插头充电会造成接头磨损，产生电火花等严重问题，造成安全隐患。

远距离无线充电是不需要电缆也不需要设备放置在充电板上的对用电设备进行充电的技术，能够有效的解决有线充电的各种问题。远距离无线充电的主要优点就是不受电缆线的影响，充电十分方便。只要相应的设备处于无线充电的范围内，就可以随时充电，十分便利，对于生活节奏加快的现代社会，远距离无线充电一定会是未来对设备充电发展的方

向！

图1 远距离无线充电概念图

2.远距离充电的描述

如今所谓的无线充电还是“有线”的，用户依旧需要将手机放置在无线充电板上才能充电，并没有实现真正意义上的无线充电。远距离无线充电类似WiFi 一样，利用电波或者红外线等传播媒介将电信号在有限的空间中形成一张“电网”，就好像连接WiFi 一样，连接该“电网“的设备和电器就能够进行无线充电。

插入插座的充电器是无线的，充电器接电后通过自身装置向外部发射类似WiFi 一样的电波，周围距离的电器设备接收到该电波后便可以进行无线充电。 3.远距离无线充电的发展状况就目前的市场来说，暂时还没有出现这样的远距离无线充电，但是世界上的很多公司都在花费大量的精力来研究该技术。美国新兴企业Energous Corporation 已将研发了该公司旗下一款可在周围空间最大几十厘米的距离下，利用电波为手机、流动装置充电的远距离充电系统“WattUp ”，已经得到了美国联邦通讯委员会(FCC)的正式认可，并且已经在国际消费类电子产品展览会中正式公开展出。还有就是在CES 上推出的P o w e r S p o t 发射器，PowerSpot通过创建类似WiFi 的覆盖区域，作用方式为这设备就能发射带能量的射频，接受端接收到这段带能量的射频后，将能量转换为电能为相应设备进行充电。另外就是在2019年度CES 创新大奖中斩获大奖的Wi-Charge 远距离无线充电系统，该项技术，不同于其他无线充电平台，不是采用Qi 标准，因为它不需要接触或靠近充电垫。主要形式就是设备连接到无线接收器，电力通过红外光束传输，然后接收器使用微型光伏电池将透射光转换成电能进行充电。4.存在的缺点和不足远距离在实际中也存在很多的漏洞和缺点，在空气中传播的效率低下，在大量充电过程中会浪费很多的电，而且远距离无线充电会被环境中的其他未知因素影响，造成充电不稳定的问题。无线充电应用中的能量水平下降很，超过相应范围之后，很难继续保持信号强度，所以无线充电的功率十分的低，只能达到毫瓦级别的电力，当你远离充电装置，充电效率也会随着距离的增加而下降（唐曼玲，包桦楠，何清，钟雯，雷宇辉，手机无线充电技术综述：电子世界，2018）。如果想要提高充电效率，这还需要把信号的功率提高到很高水平，这就可能会违反当地的广播规定甚至安全规定，对人类的健康可能造成一定的影响。因此很难在功率、安全性和效率之间找到一个很好的平衡点，这是现在远距离无线充电所面临的巨大难题。5.远距离无线充电的发展方向以及展望远距离无线充电，未来几年不仅将出现电子产品配备无线充电功能的浪潮，比如说手机，电脑以及电视，相机和其他电子产品，该技术可以是这些电子设备脱离电缆线的束缚，是这些电子设备的使用更加的便利。该技术在发展成熟过后也能够用于电动汽车，在以后的发展中，慢慢的电动汽车会代替汽油车，在公路周边每隔一段距离设立一个充电的基站，使公路覆盖在所谓的电网之中，这样电动车就可以解决因为电量不足而不能长距离形式的问题了。相信随着技术的不断的完善和发展，远距离无线充电必定能给我们的生产生活带来更多的益处。这是社会发展的一个大趋势和潮流。

无线充电技术的发展和应用

无线充电技术的发展和应用

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无线充电技术的发展和应用-机电论文 无线充电技术的发展和应用 李冰冰 （山东省科学技术协会学会服务中心，山东济南250001） 随着科技技术的高速发展和电子设备的广泛应用，我们的工作和生活越来越多的依赖于电子设备，我们习惯了数据线充电，也常常因为线不够长而感到烦恼。可曾设想，有朝一日所有电子设备无需电源线，可以使用无线充电技术，随时随地，自由充电。 无线充电技术，又称为感应充电、非接触式充电，是源于无线电力输送技术产生的一种新型充电技术。无线充电技术利用近场感应，由无线充电器将能量传送至需充电设备，该设备使用接受到的能量对电池进行充电，且为设备本身的运作提供能量。由于无线充电器与充电设备之间通过电感耦合来传送能量，因此无需电线连接，可以做到无导电接点外露。无线充电分为电场耦合与磁场耦合两类。分别对应的能量传输器件为电容和电感。 电场耦合方式的无线充电技术，发射器与接收器分别安装两个(或两组)独立的电容极板，当发射器与接收器靠近时，两组电容极板形成了两个电容。电容中通以高频、高压交变电流，便可实现电能从发射侧到接收侧的传输。充电器或“发送器”和便携式设备或”接收器”用来有效地在组成电容的合适尺寸金属表面间实现纵向的准静电耦合。其中驱动电极或主动电极要比另外一个电极小，上面施加的电压较高，另外一个电极则是被动电极，尺寸较长，上面的电压较低。当然正常情况下，电容传输的能量是很小的，这与电极面积小有很大的关系。因此，

浅析无线充电技术的发展历史与最新趋势

浅析无线充电技术的发展历史与最新趋势 摘要：文章主要追溯了国内外无线充电技术在近一百年里的发展历史。通过对无线充电技术最新发展现状的解读，浅析其当今发展的四大趋势，即发展领域扩展化、发展动力多重化、实现方式多样化与智能化以及发展瓶颈明朗化，并就该技术未来的发展进行展望。 关键词：无线充电；历史；发展现状；趋势 随着科技与社会的进步，人们对充电方式也提出了新的要求，无线充电，顾名思义，就是在不借助金属导线以及其他物理连接的条件下，以空气为介质实现电能传输，为设备进行充电。现阶段无线充电技术主要实现方式有三种，第一种是利用变化的电流通过线圈产生磁场实现电能传输的电磁感应式，第二种是利用电磁耦合共振效应的电磁共振式，第三种是将电力以微波的形式辐射到接收端的电磁波辐射式。目前，无线充电技术是国内外研究的热点问题之一，具有很好的发展前景。 1 发展历史与现状 1.1 国外发展历史与现状 无线充电技术（Wireless Charging Technology，WCT）并不是一项新兴的技术，早在1890年，克罗地亚的发明家、物理学家——尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）就提出一个大胆的构想：把地球作为导体，在地球与电离层之间建立起低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来远距离传输电力，并且将这一设想付诸于实践。虽然这项研究最终因经费被撤、危险系数过高等原因终止，但却为人们打开了无线充电技术梦想的大门。在随后的几十年中，研究人员沿着特斯拉的脚步，对该技术有了非常多的探索，也取得了一些成就。 2007年6月，美国麻省理工学院研究团队利用电磁共振器和电源隔空点亮了一盏2 m开外的60 W电灯泡。日本昭和飞机工业公司在2009年At International 会展上展出了基于电磁感应原理无线传输电力的非接触式电源供应系统。2010年9月，日本富士通公司利用磁共振技术实现设备无线充电。2011年7月第一辆无线充电电动车在韩国首尔公园试运。2012年9月，诺基亚发布的两款智能手机：Lumia920和Lumia 820，可实现无线充电，引发公众热议。2013年芬兰首都机场，为乘客免费提供无线充电器。2013年3月，苹果公司的一项名为“保护外套综合感应充电技术”的发明专利申请书曝光。在各经济大国的研究团队与企业的共同努力下，无线充电技术有了质的飞跃，它已经从最初的概念设想发展到如今的生活实用地步。 1.2 国内发展历史与现状 我国在无线充电技术领域的起步滞后于国外，目前还处于研究的初级阶段。在国外市场旋风般的影响下，近十年来我国的无线充电技术取得了一些进展。

无线充电技术应用现状及发展前景 张宇鑫

无线充电技术应用现状及发展前景张宇鑫 发表时间：2019-12-17T09:41:57.810Z 来源：《电力设备》2019年第17期作者：张宇鑫[导读] 摘要：无线充电技术主要利用的是磁共振、电磁感应线圈以及无线电波等原理而实现的，是现今发展起来的一项充电技术，通过采用无线充电技术可以将人们从繁杂的有线充电中解放出来，避免了因忘带充电设备或是需要携带过多的充电线与适配器而带来的困扰。 （内蒙古包头供电局内蒙古包头 014030） 摘要：无线充电技术主要利用的是磁共振、电磁感应线圈以及无线电波等原理而实现的，是现今发展起来的一项充电技术，通过采用无线充电技术可以将人们从繁杂的有线充电中解放出来，避免了因忘带充电设备或是需要携带过多的充电线与适配器而带来的困扰。现今无线充电技术仍处于试验阶段，相信在不久的将来无线充电技术将会进入到我们的日常生活中，随着无线充电技术研究的不断深入，无线充电技术也能为电动汽车等提供便捷的充电服务，从而对促进新能源汽车的发展应用提供不小的推动力。本文主要分析探讨了无线充电技术应用现状及发展前景，以供参阅。 关键词：无线充电技术；应用现状；发展前景 引言 随着科学技术的发展，信息化时代全面到来，各种电子设备在人们的日常生活中越来越普遍，通讯设备、娱乐设备、电动汽车等设备装置也得到了广泛的普及，怎样解决好数据线、充电线占用空间等问题成为了现代充电技术发展的导线。无线充电技术的发展使得空间可以从各种数据线中解放出来，使电子设备更加简洁化、便捷化。 1无线充电技术的发展历史 无线充电技术是由17世纪末由世界著名的物理学家尼古拉-特斯拉（NikolaTesla）所提出的伟大构想：把整个地球当成导体，在电离层与地球表面进行低频共振，再将地球表面的电磁波作为载体进行超远距离电力传输，而且他将这一伟大的构想付诸行动。遗憾的是由于经费以及施行难度大、危险性高等等原因而终止。虽然这一构想并未彻底实现，但是却给后人留下了打开无线充电技术大门的钥匙。在之后相当长的一段时间里，许多科研人员都踩在特斯拉的肩膀上对无线充电技术进行研究，并取得了大量的成就。 2无线充电技术的现状 现今在无线充电技术的发展仍处于研发阶段，各无线充电技术厂商之间对无线充电技术的技术标准展开了激烈地竞争，在这些竞争者中，主要以无线充电联盟WPC的Qi无线充电技术占据主要地位，此种无线充电技术主要采用的是紧密耦合线圈的磁感应技术来实现电能的无线传递，各大芯片厂商也在致力于开发相关的基于磁感应和磁共振式的充电设备及芯片，以实现磁感应和磁共振等多种模式的无线充电。据相关调查数据研究表明，从现今到2020年前后，全球无线充电市场将迎来高速发展期，其复合增长率将超过6成，据预测，到2020年前后，全球的无线充电市场将达到近800亿人民币的市场，现今，无线充电技术主要面向的是市场主要是消费类的电子产品，其高速的发展将会带动无线充电技术步入一个高速发展期，此外，随着全球能源结构的改变，使得传统的汽车领域将会向着电动汽车的方向转变，这将会对无线充电技术的发展带来新的发展契机以及新的促进作用，现今，无线充电技术的发展已经取得了一定的成绩，同时伴随着电子技术的不断发展进步，无线充电技术将会取得更为丰硕的成果。 3无线充电技术的应用 无线充电技术的应用面临着机遇和挑战。一方面，我们能亲身感受到无线充电技术给人们生活带来的便捷，同时，无线充电技术也快速地提高了企业的生产经营效率。无线充电技术发展至今，已经应用到小家电领域，比如：电动剃须刀、电动牙刷等；一些便携式电子产品，比如：手机、电子书、电子手表、笔记本电脑等；还有部分电动汽车也是应用无线充电技术实现充电。另一方面，无线充电技术在发展过程中仍旧存在一些技术问题。无线充电技术一直被充电距离、充电效能、安全性，不同运营商的标准无法达成一致，管理不规范等问题困扰，导致其推广和应用的范围受到限制。具体表现为：充电效能低。远距离充电的效率低，需要浪费大量的时间和资源才能完成充电；安全性问题。大功率的无线充电设备将会产生大量的电磁辐射，对身体健康造成不良的影响，同时也会对飞机、通信等产生干扰影响；实用性问题。目前无线充电技术需要固定在某个位置才能实现无线充电，从实用性来说，并不方便。价格问题，因为无线充电技术目前才处于初步研发应用阶段，成本较高，其应用的产品价格也相对高昂。与此同时，无线充电技术在全球范围内未能形成一个通用的标准，不同运营商的终端供电参数不同，造成无线充电技术只能在局部地区、部分产品中应用。 4无线充电技术的发展趋势 从无线充电技术的未来发展中，也会向着多样化的发展趋势迈进，在发展的领域上将会得到进一步的扩大。在各项技术的不断成熟下，对无线电的应用需求也愈来愈紧迫，这就需要能够进一步的加强无线充电技术以及产品的不断升级发展。将无线充电在多个方面都能得到有效的应用。例如将无线充电技术在医用植入设备当中的应用，就能发挥比较重要的作用。在胶囊内规镜的应用下能够有助于医生对病人的诊断，以及在心脏起搏器的应用上，就能有效激活人的心脏正常运行。另外，无线充电技术的发展应用，能够有效实现多样化以及智能化的发展目标。在方式的多样化目标实现方面，能够有助于无线充电技术的进一步发展，在作用的发挥上也能多样化。还能有效实现智能化的发展，能够对相关的设备进行智能化的识别，在电能方面就能得到有效的节约。不仅如此，无线充电技术在未来的发展中，动力的多重化就会成为重要的发展趋势。在技术的不断发展下，也会有强大驱动力，无线充电技术也是这样。在无线充电的产品美观性以及安全性的要求会不断的提升，在充电的端口方面的统一化也会得到实现，这就对充电器的重复设计以及材料的浪费有着节约。还有是环境保护这一发展概念在科技领域当中的倡导，也会得到有效落实。无线充电技术最为突出的是对材料应用的节约，在技术的应用上也相对比较环保，将这一技术在电动汽车当中得到科学化的应用，就能有效的实现环保的作用。 结束语 综上所述，无线充电技术作为当前重要的技术之一，不但是科学技术发展的重要基础，也汇聚了无数科研人员的心血与智慧。依据无线充电技术的发展现状，未来最为主要的阻力就是如何克服标准问题、提高传输能效、减少成本投入等等。虽然无线充电技术仍然存在诸多未解决的困难，但是我们有理由相信在广大科研人员的研究与思考下，无线充电技术也会变得更加光明。 参考文献 [1]顾祥语.无线充电技术发展现状与发展趋势[J].电子制作.2018 (11) [2]Paul Pickering.无线充电技术的现状与未来[J].中国集成电路. 2018(03)

无线充电技术综述

无线电能技术综述 微航磁电技术有限公司 简要：叙述了无线电能传输的概念和发展历程，着重对电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式三种无线电能传输进行了详细分析；电磁感应式传输距离近、效率低且需要补偿；电磁共振式是对感应式的突破。可以在几米的范围内传输中等，其研究前景较好；电磁辐射式传输距离远，功率较大，但传输较远距离时需要高效整流天线和高方向性天线，其研制难度较大。关键词：无线电能传输；电磁感应；磁谐振；微波 所谓无线电能传输(Wirelss Power Transmission——wPT)就是借助于电磁场或电磁波进行能量传递的一种技术。无线输电分为：电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。电磁感应可用于低功率、近距离传输；电磁共振适于中等功率、中等距离传输；电磁辐射则可用于大功率、远距离传输。近年来，一些便携式电器如笔记本电脑、手机、音乐播放器等移动设备都需要电池和充电。电源电线频繁地拔插，既不安全，也容易磨损。一些充电器、电线、插座标准也并不完全统一，这样即造成了浪费，也形成了对环境的污染。而在特殊场合下，譬如矿井和石油开采中，传统输电方式在安全上存在隐患。孤立的岛屿、工作于山头的基站，很困难采用架设电线的传统配电方式。在上述情形下，无线输电便愈发显得重要和迫切，因而它被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。在无线输电方面，我国的研究才刚刚起步，较欧美落后。在此旨在阐述当前的技术进展，分析无线输电原理，为我国在无线输电方面的深入研究提供参考。 1 无线电能传输技术的发展历程 最早产生无线输能设想的是尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)，因而有人称之为无线电能传输之父。1890年，特斯拉就做了无线电能传输试验。特斯拉构想的无线电能传输方法是把地球作为内导体，把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8 Hz的低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。最终因财力不足，特斯拉的大胆构想没能实现．2 J。其后，古博(Goubau)、施瓦固(Sohweing)等人从理论上推算了自由空间波束导波可达到近100％的传输效率，并随后在反射波束导波系统上得到了验证。20世纪20年代中期，日本的H．Yagi和S．Uda发明了可用于无线电能传输的定向天线，又称为八木一宇田天线。20世纪60年代初期雷声公司(Raytheon)的布朗(w．C．Brown)做了大量的无线电能传输研究工作，从而奠定了无线电能传输的实验基础，使这一概念变成了现实J。在实验中设计了一种效率高、结构简单的半波电偶极子半导体二极管整流天线，将频率2．45GHz的微波能量转换为了直流电。1977年在实验中使用GaAs—Pt肖特基势垒二极管，用铝条构造半波电偶极子和传输线，输入微波的功率为8 W，获得了90．6％的微波——直流电整流效率。后来改用印刷薄膜，在频率2．45 GHz时效率达到了85％。自从Brown 实验获得成功以后，人们开始对无线电能传输技术产生了兴趣。1975年，在美国宇航局的支持下，开始了无线电能传输地面实验的5 a计划 ]。喷气发动机实验室和Lewis科研中心曾将30 kW的微波无线输送1．6 km，微波——直流的转换效率达83％。1991年，华盛顿ARCO电力技术公司使用频率35 GHz的毫米波，整流天线的转换效率为72％。1998年，5．8 GHz印刷电偶极子整流天线阵转换效率为82％。前苏联在无线电能传输方面也进行了大量的研究。莫斯科大学与微波公司合作，研制出了一系列无线电能传输器件，其中包括无线电能传输的关键器件——快回旋电子束波微波整流器。近几年，无线电能传输发展更是迅速。Wildcharge、Powercast、SplashPower、东京大学，相继开发出非接触式充电器。MIT在2007年6月宣布，利用电磁共振成功地点亮了一个离电源约2 m远的60 w电灯泡，这项技术被称为WiTricity。该研究小组在实验中使用了两个直径为50 cm的铜线圈，通过调整发射频率使两个线圈在10 MHz产生共振，从而成功点亮了距离电力发射端

无线充电产业可行性报告

1.目前无线充电市场上的状况 1.1WPC联盟 WPC(Qi)标准 2008年12月，WPC（无线充电联盟）的成立，正式为无线充电兼容性标准吹响集结号，并于2010年推出Qi无线充电国际标准。 1.2三星发起的联盟 2012年5月8日韩国三星电子和美国高通成立无线供电技术联盟A4WP正式成立，开发一种全新的无线电能传输技术。目前标准正在制定中。 1.3市场分析概略 1.3.1为什么无线充电器 -智能手机的发展对电池续航能力提出更高需求。“随充随用”是一种新思路。 -空中接口的方式，有望替代不同手机之间的充电接口的不统一，终极统一的充电方式更加便利。可以用于家用，及宾馆、饭店、机场等公共场所。 -避免因物理接口的损坏导致设备的不能充电。 -发烧友对新潮概念的追逐。 1.3.2无线充电器现状 -市场上目前充电器档次良莠不齐，不同价位，不同性能。 -功率较小，目前500mA～750mA充电电流。 -由于目前的充电方式还是过渡的，因为无线充电接收端还未完全做进手机里，目前存在

一定的兼容性问题。这也是无线充电需要解决的问题。 -目前的充电方式产品形式来看，在接收端有区别。有过渡产品加了保护套，类似苹果皮，那么接收端就做进了苹果皮里。 -若用于平板电脑等，对充电电流提出了更高的要求。 1.3.3市场状况 -目前在日本，欧美市场已经开始热起来。 -国内目前消费者知道者不多，购买也不多，少数觉得新潮而买。 -国内手机等大厂都开始关注，观望，尚不敢冒险投入过多。 -三星已经有手机内置无线充电功能。售价5000左右。 -Nokia手机型号: Lumia 920/820。其中820是需要过渡的方式，外接类似苹果皮作为保护套的接收端。而920更是把接收端做进了手机。920于8月底在全球发布，估计在10月以后会在全球上市，目前定价在5000以上。Lumia也做了充电发射端，接收端等系列无线充电器作为选配件。 -据相关市场研究机构估计，未来2，3年，市场规模可达130亿美元。 2.无线充电技术的应用领域和前景 应用技术门槛不是很高，但是应用前景广泛看好，可以应用在以下领域：从手机的电池、MP4、MP3，一直到手电、小台灯、无线鼠标、儿童玩具、遥控器这些目前还在使用一次性电池的领域里，用无线充电加二次电池的方法，减少一次电池用量。 2.1消费电子市场如手机，平板电脑，MP4，MP3等

无线充电技术(四种主要方式)原理与应用实例图文详解

无线充电已经在电动牙刷、电动剃须刀、无绳电话等部分家电产品中实用化，现在其应用范围又扩大到了智能手机领域及电动汽车和列车领域。未来可以将无线充电装置安装在办公桌内部,只要将笔记本或PDA 等电器放在桌上就能够立即供 电。 以下是四种主要无线充电方式： 无线充电方式 充电 效率 使用频率范围 传输距离 电场耦合方式 电磁感应方式 92% 22KHz 数mm-数cm 磁共振方式 95% 13.56MHz 数cm-数m 无线电波方式 38% 2.45GHz 数m- 1.电磁感应方式

无线供电驱动一枚60W电灯泡，效率高达75%。 电磁感应无线充电产品示意图

电磁感应方式，送电线圈与受电线圈的中心必须完全吻合。稍有错位的话，传输效率就会急剧下降。下图靠移动送电线圈对准位置来提高效率。 目前，市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合总部位于美国的业界团体“无线充电联盟（WPC）”所制定的“Qi”规格。Qi源自汉语“气功”中的“气”， 无线充电方式包括“磁共振”及“电波接收”等多种方式，Qi采用的是“电磁感应方式”。通过实现标准化，只要是带有Qi标志的产品，无论是哪家厂商的哪款机型均可充电。

在伦 敦利用其最新研发的感应式电能传输技术成功实现为电动汽车无线充电。在展示过程中，该公司将电能接收垫安装于雪铁龙电动汽车车身下侧，这样电池就可以通过无线充电系统进行无线充电。

电动牙刷无线充电示意图 一种无线充电器发送和接收原理图

2. 磁共振方式 磁共振方式的原理与声音的共振原理相同。排列好振动频率相同的音叉，一个发声的话，其他的也会共振发声。同样，排列在磁场中的相同振动频率的线圈，也可从一个向另一个供电。 相比电磁感应方式，利用共振可延长传输距离。磁共振方式不同于电磁感应方式，无需使线圈间的位置完全吻合。 应用： 三菱汽车展示供电距离为20cm，供电效率达90％以上。线圈之间最大允许错位为20cm。如果后轮靠在车挡上停车，基本能停在容许范围内。 索尼公司发布的一款样机：无电源线的电视机利用磁场共振实现无线供电的电视机。 还有将供电线圈埋入道路中，在红灯停车时和行驶中为电动汽车充电的构想，以及利用植入轨道中的线圈为行驶中的磁悬浮列车供电的设想。 磁共振方式由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量。

电磁感应在无线输电及无线充电的应用

电磁感应在无线输电及无线充电的简易实验 导言： 无线输电一直以来是人类的梦想，从特斯拉的全球输电设想到现今天，微波输电 激光输电 电磁波电力传输 电磁感应等方法都已在实验室获得成功。2007年MIT 的科学家团队开创了感应输电的新模式---自谐振线圈耦合模式。自谐振线圈具有很高的Q 值，在输电方面具有极大的优势。利用电磁感应原理的无线输电技术进年来也有较大发展，虽然输电距离较近，但在小功率短距离输电情况下具有很大的优势。在无线输电的几种方式中，LC 谐振式的结构最适合给小型电子产品进行充电。 具体方案： （1）电路结构图1： C1 0 S W 2 S W 1 L3 0 L 2 0 L 1 0 在本次试验中 L1=L2=33μH C1=1μF L3=0.2μH （4T ） 谐振频率 f= 经计算谐振频率大约在350KHz 在对本次试验过程中，发现可以通过LC 回路两端电压的特点控制功率开关器件，不仅不需要外接驱动信号，还自动适应LC 谐振回路，省去了锁相环电路。在进行多次尝试后，我设计出一种全新的震荡电路。 （2）电路图2：

R 2 100 R 1 100 Z 2 1N 2804 Z 1 1N 2804 V1 8 D2 1N1183 D1 1N1183 C1 1u L 1 33u SW1 L3 200m L 2 33u T2 IRFP250 T1 IRFP250 振荡建立过程： 上时电，两管截止，LC 回路两端电压快速上升，R1 R2提供G 极开启电压，Z1 Z2限压（在低于12v 电源输入时不需要12Ｖ的齐纳二极管Z1，Z2）两管开启，但因电路中元件的离散性和电路的不完全对称，两管导通存在时间和通过电流差异，LC 回路两端的电压有一定的差别，于是电容充电，进而引起振荡，在开关管导通时，L1与L2起了缓冲和限流作用。 电路在很短时间完成了建立振荡的过程，之后随LC 回路两侧的压差，使D1,D2交替导通，同时LC 回路两端的电压在MOS 的导通电压处变动时，MOS 开通和关闭。因为功率MOS 放大区很窄，并且在 （3）经实验，此电路在20KHz-2MHz 下都能稳定工作，在此对350KHz 和2MHz 下的工作情况进行分析： 在350KHz 下输电频率较低，但整体系统效率较高。在离线圈1cm 处效率??，随着距离加大快速降低； 在2MHz 下：因MOS 管G 级电容等因素影响，功率管有少许发热，但使用单匝线圈即可使之正常工作，这使得初次极线圈很好布置。 （4）功率控制： 通过控制加在SW1端方波的占空比来控制输出功率 （5）自谐振线圈耦合模式尝试

全面解析无线充电技术

摘要：扔掉电源线，给自己的智能手机进行无线充电。相对于大功率电能传输，小功率的无线充电技术更具实用价值，需要频繁充电的智能手机是该项技术最大的受益者。 扔掉电源线，给自己的智能手机进行无线充电。这对于许多人来说可能有点天方夜谭。但事实上，无线充电技术很快就要进入大规模的商用化，这项此前不为大众所熟悉的技术，正悄然来到我们的面前。 老技术、新技术 以无线的方式传输电能，其实是一项非常古老的技术，它可以追溯到人类开始拥有电力的19世纪。当时对于电力的传送有两种思路，一种是以爱迪生为代表的有线派，即架设线缆用于电力的远距离传输，这种方案成熟可靠，缺点是工程量巨大，并且成本高昂。还有一种就是尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla，世界上第一台交流电发电机的发明者)在19世纪末提出的无线传输方式，特斯拉当时构想通过电磁感应的方式，让电能以大地和天空电离层为介质进行低损耗的传送。这项实验据说获得成功，但是因政治和经济因素被中止。无线传输技术后来只是被用于电信号发送领域，也就是信息的交流，远距离能量传输从来都没有进入实用化，虽然它在物理学上是完全可行的。 诺基亚Lumia 920智能手机可实现无线充电

直到一百年后的今天，这种局面才获得改变。在电动牙刷、剃须刀等不少低功率的日用家电产品中，我们看到了非接触式无线充电技术的应用，给用户带来相当的便利。随着无源式RFID电子标签的实用化和无线网络技术的大发展，诸如隔空点亮灯泡的无线供电实验也屡见报端，这一切都点亮了人们对“无线”未来生活的无限憧憬，科学界也不遗余力地朝着这个方向努力。 2001年5月，国际无线电力传输技术会议在印度洋上的法属留尼汪岛(Reunion Island, France)召开，法国国家科学研究中心的皮格努莱特(G. Pignolet)作了一个公开实验：他利用微波技术，将电能以无线的方式传输，最后点亮了一个40米外的200瓦灯泡。其后，据研究者有关文章介绍2003年在岛上建造的10千瓦试验型微波输电装置，已开始以2.45GHz 频率向接近1km的格朗巴桑村(Grand-Bassin)进行点对点无线供电。 到2006年末，也有报道称麻省理工学院在无线电力传输技术上获得突破：以物理学助教授马林·索尔贾希克为首的研究团队试制出的无线供电装置，可以点亮相隔2.1米远的60瓦电灯泡，能量效率可达到40％，相关内容刊登在2007年6月7日的《ScienceExpress》在线杂志上。这个“隔空点灯泡”实验引起了欧美及全球各大媒体的极大关注。后来英特尔西雅图实验室的Joshua R.Smith在这一成果上进行改进研究，并将供电效率提高到75%（1米范围内），这样的效率相当了不起，对于笔记本电脑、智能手机、平板这样的设备来说已足够优秀，而英特尔也在2008年8月的信息技术峰会上对此作了演示。 不过，相对于大功率电能传输，小功率的无线充电技术更具实用价值，需要频繁充电的智能手机是该项技术最大的受益者。在四年后的今天，我们在诺基亚Lumia 920智能手机上看到了商用级无线充电技术的身影，与此同时大量的手机厂商和外设厂商跟进，针对智能手机的无线充电技术一夜之间就进入爆发前夜。 无线充电四大“流派” 无线充电技术可以分为四种类型，第一类是通过电磁感应“磁耦合”进行短程传输，它的特点是传输距离短、使用位置相对固定，但是能量效率较高、技术简单，很适合作为无线充电技术使用。第二类是将电能以电磁波“射频”或非辐射性谐振“磁共振”等形式传输，它具有较高的效率和非常好的灵活性，是目前业内的开发重点。第三类是“电场耦合”方式，它具有体积小、发热低和高效率的优势，缺点在于开发和支持者较少，不利于普及。第四类则是将电能以微波的形式无线传送——发射到远端的接收天线，然后通过整流、调制等处理后使用，虽然这种方式能效很低，但使用最为方便，英特尔是这项方案的支持者。

无线充电原理图文详解

无线充电原理图文详解 支持无线充电的智能手机从2011年夏季前后开始上市。任何厂商的任何机型均可使用的“Qi”规格将成为全球标准。停车即可充电的EV（电动汽车）用充电系统也在推进研发。 无线充电已经在电动牙刷、电动剃须刀、无线电话等部分家电产品中实用化，现在其应用范围又扩大到了智能手机领域。 NTT DoCoMo在2011年夏季以后陆续上市了多款支持无线充电的智能手机和充电座。这些手机无需在手机上插上充电线缆，只需放置在充电座上即可为电池充电。今后NTT DoCoMo 将在电影院、餐厅、酒店、机场休息室等公共场所设置充电座，便于用户在外出时使用。 软银移动也预定2012年1月上市支持无线充电的智能手机。KDDI正在开发车载式智能手机的无线充电座。 未来无线充电的应用范围将有望扩大到EV的充电系统。 目前，市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合总部位于美国的业界团体“无线充电联盟（WPC）”所制定的“Qi”规格。Qi源自汉语“气功”中的“气”，以松下、

韩国三星电子、英国索尼爱立信、芬兰诺基亚、电装为首，许多国家的家电厂商和汽车厂商都相继加盟了WPC。 无线充电方式包括“磁共振”及“电波接收”等多种方式，Qi采用的是“电磁感应方式”。通过实现标准化，只要是带有Qi标志的产品，无论是哪家厂商的哪款机型均可充电。 19世纪发现的物理现象 电磁感应方式采用了19世纪上半期发现的物理现象。众所周知，电流流过线圈时，周围会产生磁场。1820年，丹麦物理学家汉斯·奥斯特（Hans Oersted）发现了这种电磁效应。

用没有通电的其他线圈接近该磁场，线圈中就会产生电流，由此点亮灯泡。1831年，英国物理学家迈克尔·法拉第（Michael Faraday）发现了这个可从线圈向线圈供电的物理现象，并称之为电磁感应现象。

无线充电技术简介

无线充电技术 无线充电技术（Wireless charging technology；Wireless charge technology ）。无线充电技术，源于无线电力输送技术。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。[1] 概述 麻省理工学院的研究团队在2007年6月7日美国《科学》杂志的网站上发表了他们的研究成果。研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波。他们利用铜制线圈作为电磁共振器，一团线圈附在传送电力方，另一团在接受电力方。当传送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到接受方，电力就实现了无线传导。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验，已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。这项技术的最远输电距离还只能达到2.7米，

但研究者相信，电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只需要安装一个电源，就可以为整个屋里的电器供电。 共振原理 麻省理工学院的科研组不是第一个提出无线能量转换的组织。科学家早在19世纪就发现了电磁转换现象，从理论上说，电力可转化为通过无形的介质传播的电磁波，实现电力的无线输送。但是电磁波向四面八方辐射，能量大量散失，因此“无线输电”的研究始终进展不大，19世纪的物理学家和工程师尼古拉·特斯拉进行了远程无线能量转换系统实验，但是当他的财力用尽后，这项最有野心的尝试(29米高的瓦登克莱弗塔)宣告失败。其他尝试包括激光等定向能量转换机制。然而，它们与麻省理工学院的工作不同，这些都需要连续的可视线路，这对住宅周围的电力设施不好。 无线充电技术给两个手机无线充电[2] 研究组成员，助理教授马林·索亚克教授和他的科研组正在改进这个设备。“这是一项还未得到发展的系统，它证明能量转换行得通。但

无线充电技术三大主流标准简介

无线充电技术三大主流标准简介 虽然大部分人对无线充电技术并不感到陌生，但诺基亚Lumia 920发布以后，无线充电功能还是受到人们的普遍关注。作为主打卖点之一，无线充电让Lumia 920与目前主流的手机产品形成了差异化，个性鲜明。但实际上，诺基亚并不是最早在手机上使用无线充电技术的厂商，一年前飞利浦就曾推出过Qi无线充电标准的手机，但最终并未引起消费者关注。 实际上，目前的无线充电技术还不算成熟，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：Power Matters Alliance（PMA）标准、Qi标准、Alliance for Wireless Power（A4WP）标准。下面我们就针对这三种标准进行简单介绍。 1. Power Matters Alliance标准 Power Matters Alliance标准是由Duracell Powermat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Alliance for Wireless Power（A4WP）标准的支持成员之一。 目前已经有ATT、Google和星巴克三家公司加盟了PMA联盟（Power Matters Alliance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Duracell Powermat公司推出过一款WiCC充电卡采用的就是Power Matters Alliance 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。 WiCC充电卡 另外作为支持，星巴克计划在波士顿地区17家门店进行Duracell Powermat无线充电试点，这将为PMA在美国立足提供有力的支撑。星巴克首席数字官Adam Brotman表示：星巴克将在部分桌面上安置无线充电设备，看看顾客反应如何。如果顾客没有与iPhone或

SP3100 and NU1007 NuVolta 符合Qi标准的无线充电应用设计方案

SP3100 and NU1007 Evaluation Module SP3100 and NU1007 evaluation module (EVM) is a 5V-10V input and 10W output, high efficiency WPC wireless power transmitter. The design presents two-chip solution in small package with minimum component count. It is fully compliant with WPC V1.2.3, and yet can be easily customized for any customer-requested solutions. Therefore, the EVM design can communicate with any WPC compliant receivers and guarantee 5W output. The EVM can also support 10W output suitable for fast charger with corresponding coil and receivers. Content 1 Applications (2) 2 Schematic and Bill of Materials (3) 2.1 Schematic (3) 2.2 Bill of Materials (4) 3 PCB layout (5) 3.1 Layout Guidelines (5) 3.2 Layout Example s (7) 4 Connector and Test Point Descriptions (9) 5 Electrical Performance Specifications (10) 6 EVM Test Setup (11) 6.1 EVM Test Setup (11) 6.2 EVM Test Procedure (11) 6.2.1 Power on with no receiver (11) 6.2.2 Power transfer (11) 6.2.3 Over Current Protection(OCP) (11) 6.2.4 Over temperature protection(OTP) (12) 6.2.5 Efficiency (12) 6.2.6 Foreign Object Detection(FOD) (13)

简析无线充电技术的发展

简析无线充电技术的发展 摘要：对无线充电技术的发展做出了简要的介绍与分析。对其基本概念，发展历史与现状，存在的问题与不足之处以及几种不同的现行行业标准做了介绍。无线充电技术是一种与传统充电技术有着很大区别的新兴技术，因其对传统充电技术的便利性，实用性，美观性，环保性的优势，它具有很大的发展空间。现在无线充电技术还处于发展的起步阶段，很多技术还不够成熟，但由于它满足了市场的发展与人们的需求，便越来越得到重视研究，现在也正处于快速发展的阶段。在未来，随着无线充电技术充电效率的提高，充电距离的增大，充电便利性，安全性的提高，充电设备的小型化等，无线充电技术将会日臻完善，最终成 为主导未来充电产品与设备的主流技术。 关键词：无线充电技术发展行业标准 0 前言 无线充电技术是近年来在各种电子电气设备的迅猛发展与普及的情况下被重视研究的一种充电技术。它与传统的充电技术有很大的区别。它通过无线能量传输的方式为电子电气设备充电，分离开供电设备与用电设备之间的物理连接，这样在提高用电设备的美观，实用性的同时，还可以提高用电设备的安全性。与此同时规范化的无线充电器可以为各种便携式电子产品（如手机，数码相机，PDA-Personal Digital Assistant）充电，这样既能节约资源，降低产品的成本，又有利于环保。[1] 这种技术的发展在现在还处于刚刚起步的阶段，但由于它的实用性与便利性的优点，它必定将带来电子电气设备发展的一场新的革命。由于人们对新的无线充电设备的需求不断增长，关于无线充电技术的研究在近年来已经进入了快速发展的阶段。并且已经取得了一些初步的阶段性的研究成果。同时，无线充电技术在未来还有很长的路要走，也具有非常大的发展空间。 1无线充电技术的基本概念 目前无线电能传输主要采取三种方式分别为:电磁感应，无线电波，共振作用。在便携式设备锂电池领域，主要采用的是电磁感应方式来传输电能。对这一概念，人们还缺乏全面而实际的了解。很多人希望它像Wi- Fi一样，只要有Wi- Fi的地方，连接上就能用。理想的情况简单认为就是没有线，到处都可以充电。无论是家里、办公室、酒店、 咖啡厅、地铁、机场都能随时连接无线充电网给手机充电。估计几年以后无线充电将覆盖每个领域，无处不在。但现实的情况是无线充电还达不到上面理想的状态，不仅仅是基础设施的问题，而是技术的问题。我们现在的无线充电，充电器和手机的距离一般都在5mm以内（现阶段的Qi标准的无线充电情况），未来的磁共振标准可以做到125px以内（A4WP标准的无线充电情况）。现在阶段的Qi标准的无线充电器需要紧贴且对好充电位置，距离充电位置越远，充电效率越低，具体10mm以上基本上不能充电，上下左右移动范围一般一般只有10mm左右，且偏离中心位置远大，充电效率越低。无线充电的充电效率一般在70%左右，好的可以做到75%左右，差一点的只有65%左右。随着技术的进步，无线充电的距离和充电效率都将会有很大改善。[2] 2无线充电技术技术的发展历史与现状 无线充电的发展历时比较长久，早在一百多年前著名的物理学家特斯拉就曾设想通过电磁共振的方式来实现无线电能的传输，被人们称为无线电能传输之父。在20 世纪60

无线充电技术三大主流标准

无线充电技术三大主流标准 摘要：无线充电技术三大主流标准 关键字：无线充电技术, 标准, PMA, Qi标准, A4WP 虽然大部分人对无线充电技术并不感到陌生，但诺基亚Lumia 920发布以后，无线充电功能还是受到人们的普遍关注。作为主打卖点之一，无线充电让Lumia 920与目前主流的手机产品形成了差异化，个性鲜明。但实际上，诺基亚并不是最早在手机上使用无线充电技术的厂商，一年前飞利浦就曾推出过Qi无线充电标准的手机，但最终并未引起消费者关注。 实际上，目前的无线充电技术还不算成熟，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：Power Matters Alliance(PMA)标准、Qi 标准、Alliance for Wireless Power(A4WP)标准。下面我们就针对这三种标准进行简单介绍。 Power Matters Alliance标准 Power Matters Alliance标准是由Duracell Powermat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Alliance for Wireless Power(A4WP)标准的支持成员之一。来源:大比特半导体器件网 目前已经有AT&T、Google和星巴克三家公司加盟了PMA联盟(Power Matters Alliance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Duracell Powermat公司推出过一款WiCC充电卡采用的就是Power Matters Alliance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。 WiCC充电卡 另外作为支持，星巴克计划在波士顿地区17家门店进行Duracell Powermat 无线充电试点，这将为PMA在美国立足提供有力的支撑。星巴克首席数字官Adam Brotman表示：“星巴克将在部分桌面上安置无线充电设备，看看顾客反应如何。”如果顾客没有与iPhone或Galaxy相匹配的充电外壳，星巴克将在试点期间进行小部分免费赠送，而柜台也有部分外壳出借。

无线充电技术分析

非技术层面 1.现状 行业新兴技术，颠覆了传统模式，目前电子无线化还不成熟，仍处于发展的初级阶段。 无线充电技术目前处于电磁感应式的初级阶段，已经形成四大行业标准。国内比亚迪公司在2005年已经推出无线充电模式。目前国内许多公司的无线充电产品已上线售卖。 新兴技术，便利性，其他PC客户终端已经在其产品中植入此技术 2.技术瓶颈 通信协议、安全密保、辐射危害、传输距离， 充电效率：在充电时间相同的情况下，常用的有线电池充电器充电后的电量为93%，无线充电器充电后的电量为88% 3.市场状况 由于其属于颠覆传统充电方式的技术和PC终端尚未更新，技术瓶颈造成相对于传统模式优势不明显，目前并未普及，但是未来行业的必然发展方向。 4.我们可以做的产品推荐 车载无线充电器兼容储电功能，移动式家用无线充电器兼容储电功能，办公场所无线充电器兼容储电功能 5.优缺点 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。 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。 技术层面 1.无线充电标准

浅析无线充电

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/ab4345402.html, 浅析无线充电 作者：张月孙琦信海辉 来源：《中国科技博览》2016年第30期 [摘要]随着无线通信技术的快速发展，人与人、人与物之间的通信已经逐渐摆脱了有线的束缚，然而相关电子、电气设备的充电问题还未让用户完全摆脱线缆的困扰，无线充电技术愈发受到人们的关注，也成为各大厂商争相研究的技术热点。本文对无线充电技术的原理以及3种不同的无线充电技术标准进行系统性的分析和介绍。 中图分类号：TS42 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）30-0130-02 引言 无线充电技术（Wireless charging technology），源于无线电能传输技术[1]，小功率无线充电常采用电磁感应式，大功率无线充电常采用谐振式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进行充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不需要使用电线进行连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。 无线充电技术是近年来在各种电子、电气设备的迅猛发展与普及的情况下被重视研究的一种充电技术，它与传统的充电技术有很大的区别。无线充电技术通过无线能量传输的方式为电子电气设备充电，分离开供电设备与用电设备之间的物理连接，这样既可以在提高用电设备的美观、实用性的同时，还可以提高用电设备的安全性。更重要的是，规范化的无线充电器可以为各种便携式电子产品、移动设备（如手机，数码相机等）充电，不仅可以提高产品的便携性与灵活性，降低产品本身的成本，还利于环保，节约资源[2]。 1.无线充电原理 下面对3种主流无线充电技术原理进行介绍。 1.1 电磁感应式充电 电磁感应式充电是一种充电距离相对较近的一种感应耦合式充电方式，利用互感线圈实现无线电能传输。初级线圈带有一定频率的交流电，通过电磁感应现象在次级线圈中产生一定的电流，从而实现将能量从传输端转移到接收端的目的。目前最为常见的近距离充电场合多数都采用了电磁感应式充电解决方案，从移动电子设备的锂电池到大型设备的蓄电池等[3]。事实上，电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，其原理简单，在传输距离近的条件下传输效率高，因此也得到了广泛应用。中国本土的比亚迪公司，早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利，就使用了电磁感应充电技术原理。