无线充电技术论文|无线充电技术的国内发展

无线充电技术论文

无线充电技术论文 随着人们对于无线通讯的需求,手机技术的发展和生产成本的降低使 得手机快速普及,同时支持无线充电功能的手机会更加受到人们的青睐。

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无线充电技术论文篇一 浅谈无线充电技术 摘 要:近年来,随着移动电子设备的高速发展,为这些设备提供能 量补给的方式也在不断进步更新。从过去的铅蓄电池,到后来的锂电池,再到人 们所熟知的充电电池,这其中已经经历了一百多年的变换。而最近的一种新趋势 ――无线充电技术,突破了传统的固体媒介,从而使补给能量的方式达到了新的 高度。

关键词:无线充电 电磁 电源 中图分类号:TM910.6 文献标识码:A 文章编号:
1672-3791(2015)11(c)-0023-02 人们在外出行时总会遇到忘记带手机充电器的这种情况,就算有幸能 问身边的同伴借到充电器,也不一定能够在附近找到电源插座。许多人会选择使 用移动电源,然而要将一个体积质量都不甚小的物品绑定于手机随身携带实为不 便。于是一种新型的充电方式――无线充电技术(wireless charging)便出现在人们 的视线里。该文将分为四个部分展开论述:无线充电技术的起源、近代无线充电 技术的起源、四种常见无线充电技术的比较以及总结部分。目前这种技术并没有 普及到日常生活中,但是在科研中已经取得了一定的成果。

1 无线充电技术的起源与应用现状 1.1 无线充电技术的起源 谈起无线充电技术,那必须先提一提电与磁的鼻祖。

早在1820年安培发现电流可以产生磁场开始,点与磁的关系就吸引了 许多当时顶尖的物理学家的关注,1831年法拉利发现了电磁感应现象;1864年麦 克斯韦建立了统一的电磁场方程,用数学的方法描述电磁辐射。至此,电磁学的理论基础已被奠定了下来。之后基于电磁学理论的发明创造层出不穷:
特斯拉 改善了赫兹的微波发射器,几年后他展示了用无线传输的荧光照明灯,后来,他 又通过天线方式点亮了一个单级白炽灯从而又申请到了天线的专利…… 尽管如此,他对于无线电能传输的研究还是宣告失败!随着无线充电 的需求越来越大,近代以来对它的探究从未停止。1988年的约翰鲍尔斯教授完成 了一个著名的实验。在1米的距离给60 W的灯泡充电,效率高达75%。这标志性 的实验决定了无线充电技术的出现。

1.2 无线充电技术应用现状 在前一段时间,三星推出了新一代的手机,即Galaxy系列S4,宣布支 持Qi无线充电技术,同时,微软大力支持WP8手机Lumia 920/820同时也支持此 标准。虽然无线充电在当前已不是所谓的新名词,但是可以行到这些手机大腕的 支持,也可见这一种趋势是一种必然。

当然对于无线充电事业而言,这只是开始的第一步而已。而这一项技 术在将来,特别是在移动设备上,更是一个大的发展方向趋势,更是各大厂商都 要研究的重点、热点技术。实际上,在电子商品发达的今日,每一个人手上都有 不同类型的充电器、充电线,这在使用起来非常不方便。而这一项技术就是为了 解决这个问题。无线充电技术可让大家摆脱这些线的问题,同时也可以解决充电 器的通用性问题。

只是现在无线充电技术未被大规模运用,分析原因在于当前不同终端 对于供电参数要求是不同的,全球均没有形成一个通用的标准。所以当前无线充 电技术也中局限于部分手机、部分地区。不管是手机行业或是其他的巨头、组织、 团体来说,都在积极开发有关技术。将来无线充电不单单是可脱离“线”的束缚, 还可以在未来让手机不用去刻意进行充电,只需要放在口袋或是桌子上就可以保 持电流不断输入到设备当中。

2 近代无线充电技术的起源 近代无线充电技术的起源由多种因素相辅相成,该文在此着重分析三 个因素:电网系统的改善,电源技术的发展以及无线充电的需求提高。

2.1 电网系统的改善人们可以较方便的从电网获得电能的供应,因此跨区域的长距离无线 电能传输的需求大大减小,甚至消亡了。

2.2 电源技术的发展 伴随着航空技术的发展,航天电源的需求增加,电源技术也得到了发 展与完善,开关电源理论以及半导体器件的制作也同时得到了发展,人们可以更 加容易的使用高频开关电源。

2.3 无线充电的需求提高 智能手机的普遍应用,使人们在智能手机的电能需求方面也不断提高, 因受限于电池技术的落后,智能设备续航时间成为了改良电池技术发展的最大问 题,因此无线充电技术备受关注。

3 四种无线充电方式的比较 随着越来越多的科学家开始研究无线充电,几种不同风格的流派也随 之诞生。从大体上来讲,目前有四种研究的方式:电磁感应式、磁共振式、无线 电磁波式以及电场耦合式。在此将先分开介绍四种方式,再一起进行比较。

3.1 电磁感应式 顾名思义,它的根本原理是利用电磁感应原理,类似于在变压器原理, 在发送端和接收端各有一个线圈,初级和次级,初级线圈上通过一定频率的交流 电,次级线圈中便产生一定的电流,从而将能量从发送端转移到接收端。

实际 上,这一种方式也实现了在现实中的运用,我国的比亚迪公司早在2005年就申请 了非接触感应式的充电器专利,这项专利就是使用了电磁感应技术。

3.2 磁共振式 它的组成分为能量发送装置和能量接受装置两个部分,两个发热装置 调到相同的频率,或者说在一特定的频率上共振,就可以交换彼此的能量,它的 原理与声音的共振原理相同,排列在磁场中相同振动的线圈,从一个向另一个充 电,其传输的功率大,适合远距离。

3.3 无线电磁波式即是无线电波式充电,它的原理类似于早期使用的矿石收音机,主要 由微波发射装置与接收装置组成,利用高频电磁波进行无线充电,表现得像无线 上网一样,能随时随地充电,可捕捉到由墙壁弹回的无线电波的能量,在随负载 作出高速的同时,确保稳定直接电压。这项发展比较成熟,但 虽然说大强度电 磁波对人体的影响尚未明确,但是要实现这种方式充电,空间中的电磁能量会远 超国际标准。

3.4 电场耦合式 它的原理是利用通过沿垂直方向耦合的两组非对称偶极子而产生的 感应电场来传输电能,与其他方式原理相差较大的地方是它的各部分电压推移变 化.其特点在于:(1)充电位置自由;(2)电极薄,电极部温度不会上升;(3)适合短距 离充电;(4)转换效率较高。

从效率上来考虑,应该选择电磁感应式,然而这种方式的传输距离较 短,比较适合较短的距离充电,受限制于只能在特定的位置才能精确地充电。如 果要实现长距离充电,那么磁共振式和无线电磁波式便是更好的选择。然而这两 种方式有一个共同的缺点,那就是对人体的伤害比较大。所以在投入实际生产应 用时,必须同时考虑到以上因素,根据不同人群的需求, 权衡出比较适中的方 案。

4 结语 对于无线充电而言,到底什么才是要解决的问题,笔者认为应该是接 收电力要迷你化,起码可在手机作为内置系统,安装在智能手机处理器方面。

随 着科学技术的发展,人类已经成功的从有线通讯时代步入无线通讯时代,普及无 线充电的时代已经到来,无线充电技术目前有四种较为成熟的方式,电磁感应式 成功的为无线充电开辟了市场,电磁共振式的理论基础则更为牢固,共振式原理 随着技术的发展也可以实现无线充电,相信在不久的将来,无线充电会走进千家 万户,人们也不会为“线”所烦恼。