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国际消费电子展谈到的无线充电技术有哪些优势

举世规模最大年夜的破费科技产品买卖营业会之一的国际破费电子展(CES)大年夜幕在美国拉斯维加斯拉开,在智妙手机耗电多、电池续航能力差、充电频繁的利用背景下,应用平板电脑给手机进行无线充电的产品再次成为展会上的一个亮点。基于多方汇集到的资料,本文从不合角度懂得无线充电技巧的实质、成长过程、标准化等方面的环境。

问题1:什么是无线充电技巧?

答:一样平常觉得,无线充电技巧是完全不借助电线,使电能经由过程无线要领传输,从而为设备充电的一种技巧。

问题2:无线充电技巧有哪些上风?

答:无线充电技巧一旦遍及,将使电子产品开脱插座和线缆的束缚,有助于办理电气接口不合或充电器不兼容的问题,从而增强便携性、美不雅性以及应用的安然性。例如2012年9月,诺基亚宣布的Lumia 920手机就首次引入了内置无线充电功能,受到了浩繁用户的喜好。别的,无线充电技巧还有可能成为应急供电的一项办理规划。假如未来空间太阳能发电能够商业化运行,那将有可能实现能源的绿色性,办理地球资本的日益枯竭问题。

问题3:应用无线的形式为设备进行充电的技巧的成长历史是如何的?

答:早在1890年,今世交流电系统的奠基者尼古拉?特斯拉就曾提出无线供电的设想。20世纪20年代中期,日本人H.Yagi叙述了晦气用导线去点亮电灯的输电规划。20世纪60-70年代之间,美国雷神公司(Raytheon,美国的大年夜型国防合约商)将这一理念变成现实,将频率为2.45GHz的微波能量转换为直流电,并经由过程赓续改进,使得转换效率前进到50%以上。2000年今后,国际上徐徐掀起了对无线能量传输技巧的钻研高潮。在2009年、2010年的CES上,至少有三家厂商对外展示了无线充电底座,例如Plam Pre公司的无线充电器、Fulton公司的iPhone充电器以及PowerMat公司的首发充电模块。2013年的CES上,Fulton公司再次演示了应用平板电脑背部为手机充电的新一代产品。

问题4:无线充电技巧的道理有哪些?各有什么特征?

答:无线供电(充电)技巧主要有三种实现形式,是以道理也不尽相同,这里分手翰要先容。

形式一:近场耦合式。这一形式经由过程近场电磁感应实现电能传输,是当前工程领域中最为可行的电能传输要领,其经由过程将交变电流在原线圈孕育发生的电磁场耦合到副线圈上,实现无线供电。这种形式传输间隔异常近(一样平常小于5mm),主要利用于便携式破费电子产品、医疗非打仗式产品、无线充电等。

形式二:磁场共振式。这一形式经由过程非辐射磁场内两线圈的共振效应实现中心隔的无线供电(供电间隔一样平常不跨越1m)。2007年美国麻省理工大年夜学的Marin Solijacic钻研小组利用广为人知的电磁场近场理论,实现了几倍于振荡器尺寸的传输间隔的、较高效率的电能传播,并将其命名为“Witricity”技巧。试验中,该小组应用直径60cm的铜线圈,经由过程调剂发射频率使其在10MHz阁下发生共振,从而点亮了2米外的一盏60W的灯泡。

形式三:微波辐射式。这一要领经由过程电波的形式在远场范围内采纳定向天线或高质量的平行激光束实现远间隔供电(一样平常觉得最远可实现3.6万km),在发射端将电能转化为射频功率并以可控、低损的要领将其以微波形式辐射出去,在接管端则使用整流天线等装配将微波能量转换为直流或交流电能。这一形式主要用于卫星、太阳能发电的传输系统等。例如2003年欧盟在非洲的留尼旺岛建造了一座10kW的实验型微波输电站。

问题5:我国在无线充电技巧方面的钻研及规定等方面的环境是如何的?

答:我国对感应式电能传输的钻研起步较晚。有钻研称,西安煤油学院的李宏教授颁发一篇关于感应电能传输的综述性文章拉开海内无线电能传输钻研的序幕。此后,海内各大年夜电子电力钻研机构的钻研事情深入开展、进步较快。例如:中科院电工所的严陆光院士的课题组进行了深入的理论钻研,重庆大年夜学2007年研制了可实现0.6-1.0kW的电能输出的感应电能传输装配等等。另有浩繁钻研提出将感应能量传输技巧利用于同步电机、生物医学、矿井安然等方面。

我国关于磁场共振式、微波辐射式能量传输技巧的公开钻研资料很少,详细环境有待进一步懂得。

别的,我国无线电治理部门尚未赞许无线充电技巧的频率利用。

问题6:无线充电技巧标准化方面的环境是如何的?

答:有钻研称,估计2015年将有跨越1亿的设备支持这一技巧,包括谷歌、三星和LG这些科技大年夜佬都在大年夜力推动自家技巧标准,但因为短缺统一的标准,无线充电技巧的产品化进程迟钝。

据懂得,无线充电技巧今朝共有3大年夜阵营。

——电能同盟(Power Matters Alliance,http://www.powermatters.org/)标准是由Duracell Powermat公司提议的(该公司是由宝洁与无线充电技巧公司Powermat合资经营),该标准获得了谷歌、AT&T和星巴克支持。

——诺基亚、LG电子等公司采纳Qi(寄意是亚洲地区人夷易近较为深信的“气”的传统不雅念)标准。Qi是举世首个推动无线充电技巧的标准化组织——无线充电同盟(Wireless Power Consortium,WPC,www.wirelesspowerconsortium.com)推出的“无线充电”标准,具备便捷性和通用性两大年夜特性。首先,不合品牌的产品,只要有一个Qi的标识,都可以用Qi无线充电器充电。其次,它霸占了无线充电“通用性”的技巧瓶颈,在不久的将来,手机、相机、电脑等产品都可以用Qi无线充电器充电,为无线充电的大年夜规模利用供给可能。2010年9月,无线充电同盟在北京发布将Qi无线充电国际标准率先引入中国,原信息财产部通信电磁兼容质量监督查验中间也加入该组织。

——三星与其他19家公司则支持 “A4WP”标准。A4WP是无线电能同盟(Alliance for Wireless Power,www.a4wp.org)推出的标准的简称,由美国高通公司、韩国三星公司以及前面提到的Powermat公司合营创建的无线充电同盟创建。目标是为包括便携式电子产品和电动汽车等在内的电子产品无线充电设备设立技巧标准和行业对话机制。必要指出,A4WP标准“主攻”磁场共振式无线充电技巧。

问题7:ITU-R关于无线充电技巧钻研方面的环境是如何的?

答:ITU-R WP1A事情组已经确立了第ITU-R 210-2/1号课题——《无线功率传输》,中国将积极介入这项课题的钻研,并估计在2013年6月召开的会议上开展相关频谱工程方面的评论争论。

结语:本文力争用最简洁的说话向读者先容无线充电技巧的有关环境,相关内容谨供参考。鉴于国际上正在对无线充电技巧的有关无线电治理方面的问题进行钻研,是以也盼望本文对相关海内钻研机构有所裨益,并积极参加到ITU-R SG1海内的相关钻研中去。(本文作者系国家无线电监测中间无线电治理政策钻研室副主任)

作者:刘斌

参考文献:

[1] 《无线充电技巧的三大年夜标准:PLA、Qi和A4WP》,iPhone中文网,2012年11月15日。

[2] 《近场无线供电技巧钻研》,中国通信标准化协会课题申报,2011年11月。

[3]  国际电信同盟第一钻研组WP1A事情组课题计划书。

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