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1、无线充电技术调查报告 目录：一、 摘要-3二、 无线充电技术定义和原理-32.1 不同的传输方式-32.2 利用磁场产生电能-32.3 线圈决定效率-3三、 无线充电技术的发展-43.1 无线充电的发展历史-43.2 无线充电的商业化进程-5四、 最新无线充电技术产品-64.1 无线充电手电筒-64.2 充电暖脚拖鞋-64.3 无线游戏摇杆-64.4 Palm手机充电-64.5 LED蜡烛-64.6 无线助听器-7五、 无线充电技术的未来-7一、 摘要无线充电这种号称21实际最值得期待的技术的时代正在来临。我们的日常生活正面临着颠覆性的改革。我们无需要再携带备用电池，无需要盘算笔记本和手机还差
2、多久电池就会用完。因为当无线充电的节点遍布我们生活的环境的时候，移动电力问题便可以迎刃而解了。无线充电给我们生活带来的改革和冲击是不言而喻的，但是众所周知高功率的无线电波对人体有损害作用，而且会引起一些频率的电磁干扰。这个就是无线充电需要解决的核心问题。现在这些技术已经发展的比较成熟。马上就会实现量产，诸如 Powercast 技术等无线充电实现方案正在大规模的开始市场化。不久的将来，我们将彻底生活在无线终端时代。二、 无线充电技术定义和原理Wiki中对无线充电技术的解释为：无线能量传输是指发生在任何电能在没有电线的条件下从一个电源传输到另一个负载的系统中的过程。期实现方法
3、很简单：无线充电技术利用了电磁波感应原理，及相关的交流感应技术，在发送和接收端用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的的一项技术。2.1 不同的传输方式虽然特斯拉线圈在当时并没有得到推行，但后人从理论上完全证实了这种方案的可行性，经过多年研究，科学家们认为进行无线电力传输是可能的。无线电力传输是一种区别于有线传输的特殊供电方式，目前它存在电磁感应、电磁共振和微波三种不同的方式，这三种技术分别适用于近程、中短程与远程电力传送。 其中电磁感应是将线圈中的电流直接以电磁波形式进行1cm以下的近距离收发，收发设备需要有较高的识别能力，由于电磁波是向四面八方辐射而大量散失，因此效率较低，通
4、常它只适合相互“贴着”的小功率电子产品。电磁共振方式是利用电流通过线圈产生同频率的磁场共振实现无线供电，磁场的强弱决定了它的传输距离和效率，它可以实现10m左右距离的室内供电。微波方式是将电力以微波或激光形式发射到远程的接收设备，然后通过整流、调制等处理后使用。几种技术各有特点，近来电磁感应和电磁共振技术取得了突破，更适合我们平时的日常应用。 2.2 利用磁场产生电能 在中学的物理课本上，我们都知道电力是由线圈旋转切割磁场产生的。当两个设备中分别使用了一个具备振荡电路特性的线圈组成一对收发天线，让其中一个天线发送能量，另一个天线则接收能量。当向其中的发送线圈加载数兆赫兹的交流电场之后，其天线周
5、围产生磁场，通过相同频率共振向处于一定距离之外的另一根天线传输电力，从而实现了无线电力传输。2.3 线圈决定效率 Intel等众多研发团队正在考虑如何将无线充电系统嵌入小型设备中，这需要克服诸多难题，如接收装置的大小、传输距离的局限、传输过程中能量的损耗等。无论是电磁感应，还是电磁共振技术，效率都和产生磁场的线圈大小有关。如果要将它内置到充电装置和笔记本、手机等便携设备中，就必须精简线圈尺寸，由此发送和接收效率自然也会随之下降，由此需要更先进的控制芯片以及收发电路设计使无线电能的传输效率提升到75%以上，从而让无线供电的效率更高，充电时间更短。 同时，距离也是无线电力传输一大障碍，距离越远损耗
6、越大，接收端能感应到电能也就越少。然而在通常情况下，当接收端天线的固有频率与发射端的磁场频率一致时，就会产生共振，此时磁场耦合强度明显增强，无线电力的传输效率大幅度提高。不过，这种电磁场的频率可能对设备内部的其他部件造成干扰。三、 无线充电技术的发展和商业化进程3.1 无线充电的发展历史早在19世纪30年代，迈克尔法拉第就发现，周围磁场的变化将在电线中产生电流。19世纪90年代，爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手尼古拉特斯拉就申请了最初的一个专利。但遗憾的是，这方面的研究延迟了一个世纪。最大的障碍是传输效率太低又存在危险。电磁辐射只适合传送信息，并不适合传送能量。因为辐射无定向性可言，能量将会
7、浪费在无用的空间中。有人设想使用定向电磁辐射，比如激光，但其可操作性不强且极具危险性。2005年8月，香港城市大学电子工程学系许树源教授成功研制出“无线电池充电平台”，可将数个电子产品放在一个充电平台上，不需外接电线，透过低频电磁场自动充电，充电时间与传统充电器无异。但这一技术仍需要产品与充电器接触，它主要利用的是近场电磁耦合原理。2007年，美国麻省理工学院的研究人员最近在无线传输电力方面取得了新进展，他们用两米外的一个电源，“隔地”点亮了一盏60瓦的灯泡。美国麻省理工学院物理学助教马林·索尔加斯克(M arinSoljacic)开始想采用无线电波，但随后他就发现，无线电波的大部分
8、能量会在空中被损耗掉。更有针对性的方法如激光则需要清晰的瞄准线，而且还可能对其所经过的路径上的其他物质造成危害。索尔加斯克希望找到一个既有效又安全的方法，既能直接给接收器供电，又不会把能量分散到周边环境中。最终，他决定利用共振耦合的现象，即将两个物体调到相同的频率既能有力地交换能量，而对其他物体产生的影响又很弱。索尔加斯克发现磁共振是电力传输的一种潜在手段，因为磁场能在空中自由穿行，且只要在适当的频率上，对人的影响也很小。于是，通过与麻省理工学院的物理学教授约翰·乔诺普斯(JohnJoannopoulos)和彼得·费希尔(PeterFisher)以及三个学生合作，他设计出了
9、一个简单的装置，用无线方式给一个60瓦的灯泡供电索利亚契奇的设计，非辐射无线能量传输有距离的限制，接收器越小则这个距离越短。他计算出笔记本电脑大小的物体可以在几米的范围内接受无线能量传输，“这样在每个房间安装一个发射源，就可以给整个住宅的笔记本电脑供电了。”索利亚契奇希望通过使用不同材料和改进技术，把效率提高到70%至80%。他们相信，改进后的设备将在3到5年内为笔记本电脑、移动电话以及其他设备进行无线充电。2008年12月17日，“无线充电联盟”(Wireless Power Consortium )正式成立，目标是是制定并促进广泛的市场采用与所有可再充电电子设备兼容的国际无线充电标准。发展
10、半年后，成员已包括ConvenientPower、Duracell、Hosiden、FultonInnovation、Leggett&Platt、罗技、美国国家半导体、奥林巴斯、飞利浦、三星、三洋电机、深圳桑菲及德州仪器。2009年10月，随着全球手机制造业王者诺基亚宣布成为该联盟成员，无线充电技术被迅速聚焦在应用最为广泛的手机行业。麻省理工科技创业一篇报道称，英国剑桥诺基亚研究中心的研究人员马库·鲁瓦拉(M arkku Rouvala)表示，他的团队正在开发一个能收集50毫瓦的手机原型 足以在手机关机时缓慢为其充。此外，为了增加收集的电力和扩大工作的频段范围，诺基亚正在研究
11、宽频段的接收器，能收集500M H Z到10G H Z之间的无线信号 覆盖了多种不同的无线通信信号。各种以实现无线充电为目标的科研计划也在此时被推向了最高点。除诺基亚外，英特尔和华盛顿大学的研究人员也在研究无线电力收集技术通过一种温度和湿度传感器，可以在距离1兆瓦电视天线4.1公里的地方收集无线电力，不过产生的电力仅为60微瓦。同样“沉醉”其中的还有微软，在2008年初的CES大会上，一款由微软亚洲研究院设计的创新无线充电设备uPad已然出现在了展台上。3.2 无线充电的商业化进程无线充电已进入了真正的商用领域。最早将其运用在手机设备商的是美国Palm公司，只需要将其手机装上特殊的后盖，放在上
12、面，即可实现无线充电，但因为使用距离很短，因此效果并不理想。这种充电器所采用的原理是利用电磁波充电器内部的磁铁会和手机内部的磁铁系统工作，让手机紧紧的吸附于其表面，并实现充电。因为中间少了线的羁绊，自然也就属于无线充电的范畴。2005 年初，英国剑桥的Splashpower 公司上市的一款无线充电器SplashPad则是更成熟的商业化的无线充电产品。SplashPad 看上去就像一块柔软的鼠标垫，它主要由两个部分组成：充电板和SplashModule电力接收器。充电板的塑胶薄膜里面装有产生磁场的小线圈阵列（变压器原边），SplashModule 上则有磁性合金绕以电线制成的口香糖大小的接收线圈
13、（变压器副边，可以贴在电子设备上）。它可以给P D A、手机等设备充电，充电板与设备之间没有物理连线，电力通过无线方式传递到设备里。所有的设备都可以在同一块充电板上同时充电。在2007 年美国国际消费类电子产品展览会（C E S）上，W i l d C h a r g e 公司也推出了两款无线充电器产品W i l d C h a r g e r和W i l d C h a r g e r - M i n i 。WildCharger 与SplashPad 的外观非常相似。WildCharger 的功率较大，除了可以给手机和媒体播放器充电以外，还可以给笔记本电脑充电，而W i l d C h a
14、 r g e r -Mini 要小巧一些，只能给手机等小型设备充电。据称WildCharge公司将在近期开始在网上销售这类无线充电产品。日产汽车在该公司举行的“2009先进技术说明会”上，公开了目前正在开发的电动汽车用非接触充电系统，其目标是在2010年度上市的新一代电动汽车上配备。该系统同样采用电磁感应的方式，将一部分放在车盘，充电部分放在地面，实现非接触的充电。专注与将这种通过电磁波实现无线充电的公司名为Powermat。在2010年的CES大会上，Powermat便展示了这样一款无线充电器在一块电磁板上放上充电模块，充电模块再通过电线与电子设备连接，并进行充电。这种方式与PalmPre的
15、无线充电如出一辙，缺点也是距离太短。不过其价格倒开始真正接近商用化，相当于人民币840左右。不过这款产品厂商估计要到2010年底才能正是发售，业界的期望则是其价格再下降50%左右。在CES大会上，另一个与无线充电有关的亮点则来自一款名为AirnergyCharger的新型充电器产品。和Powermat产品不一样，Airnergy Charger的原理是通过W iFi发出的信号进行充电。这款充电器内置有一个蓄电池，用户可以随身携带该产品，只要在有Wi-Fi信号覆盖的地方就能为手机充电，与太阳能充电技术相比，Airnergy Charger不受天气环境影响。与电磁波充电相比，WiFi充电无疑更好地
16、解决了充电距离问题，但由于无线路由器的功率不是很高，发射出的W iFi信号辐射能量也很小，需要通过技术手段尽可能把这些信号转换为电能，并不是短时间内能解决的问题。CES大会上，这款充电器示范为一台黑莓手机充电，90分钟内仅充入了30%的电量。至于量产计划和最终定价，AirnergyCharger的制造商并没有说明，毕竟解决电量转化率才是当务之急。四、 最新无线充电技术产品目前流行的无线充电产品已经涵盖了生活中的各行各业。以下为几个例子。4.1 无线充电手电筒TX40 and CX404.2 充电暖脚拖鞋4.3 无线游戏摇杆4.4 Palm手机充电4.5 LED蜡烛 4.6 无线助听器五、 无线
17、充电技术的未来毫无疑问，无线充电已经成为趋势。因为其所带来的巨大效益，对生活中的电子产品的使用方式的根本上的变革。会推动一系列产业的升级和换代，最终的结果是给用户带来越来越舒适的享受。在日常生活中，我们的手机就会告别频繁充电的时代，我们随身只需要携带电子产品，包括MP3、PSP、笔记本等，走到哪里直接打开使用，再也不用为电量而担心。平时使用的台式电脑，书桌的一切电子产品，都是可以“永动”的。对于大学生宿舍，所有电器、电子产品都是可以直接使用。教授讲课的无线麦克风再也不用担心讲课期间忽然电池没电。在一项调查中显示，90%的受访者表示愿意使用采用无线充电技术的产品，包括手机、数码相机等。这样的调查结果更是坚定了相关厂商快速推出无线充电产品的决心，同时反映了市场的大趋势。由众多行业巨头组成的无线充电联盟正在为无线充电技术的普及而努力。7 / 7文档可自由编辑打印