文档介绍：无线充电技术
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。那样就比有线充电更为方便。
一般而言,无线充电的充电器内有一线圈,并以交流电推动而产生交流电磁场,在用电装置内有另一线圈接收交流电磁场,并转化为电能,收到的电能被用作对装置内的电池充电给对该装置供电。情况就等同将变压器的初级线圈及次级线圈分别放至充电器及用电装置内。
如果充电器及用电装置之间的距离较远,那就要使用共振电感耦合设计
无线充电的优点
安全:无通电接点设计,可以避免触电的危险。
耐用:电力传送元件无外露,因此不会被空气中的水份、氧气等侵蚀;无接点的存在,也因此不会有在连接与分离时的机械磨损及跳火等做成的损耗。
在使医疗植入装置较为安全:在植入嵌入式医疗装置上,可以在不损害身体组织的情况下对植入在人体内的医疗装置进行充电而不需要有电线穿过皮肤及其他自体组织,免去感染的风险。
方便:充电时无需以电线连接,只要放到充电器附近即可。技术上,一个充电器可以对多个用电装置进行进电,在有多个用电装置的情况下可以省去多个充电器、不用占用多个电源插座、没有多条电线互相缠绕的麻烦。
无线充电方式分类
电磁感应式充电
初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的充电垫解决方案就采用了电磁感应,事实上,电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感,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,就使用了电磁感应技术。
磁场共振充电由能量发送装置,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,是目前正在研究的一种技术,由麻省理工学院(MIT)物理教授Marin Soljacic带领的研究团队
利用该技术点亮了两米外的一盏60瓦灯泡,并将其取名为WiTricity。该实验中使用的线圈直径达到50cm,还无法实现商用化,如果要缩小线圈尺寸,接收功率自然也会下降。
无线电波式充电 这是发展较为成熟的技术,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。
三种充电方式对比
电动汽车无线充电技术工作原理
无线充电缺点
效率略低:一般充电器内也有变压器,但无线充电以发射线圈及接收线圈组成的变压器由于在结构上有限制,所以能量存送效率理论上会略低于一般充电器。若电源先由市电经适配器(降压、整流、稳压)后再接到无线充电器,如此经多重转换,效率会更低。
充电速度慢:由于当前手机等接收设备,多数限制了输入的功率,因此充电速度较慢。
成本高:在充电器需要有推动线圈的电子线路,而在用电装置需要有电力转换的电子装置,两者也需要有线圈,等规范,因此成本比直接接触为高。
不能在移动时充电:这个问题只在移动装置上发生,例如电动刮胡刀在充电时就不能移离充电器,若电动刮胡刀内的电池刚完全用尽时就不能使用,反而传统以电线连接充电的设计可以持续使用。
兼容性低:不同品牌的无线充电装置因为无统一标准,因此不能通换使用。但近年,业界组织 Qi 开始推行标准化,展望将会有望达至标准统一。不过随着Qi标准在2012年末广泛用于多种流行手机,现在基本上提到“支持无线充电”就是“支持Qi无线充电”。
发热严重:由于电力转换的电子装置在工作时会有损耗,而且电子装置十分贴近被充电的接收设备,因此用户会在使用中感受到很高的热量。其实这一点和传统线充使用的适配器发热是一致的。当前特斯拉无线设备公司的新产品解决了这一问题,使得充电时温度和线充基本一致。