無線充電技術(shù)

1、無線充電技術(shù)Wireless Charge Technology應(yīng)物82 08093027 周穎勤最近，日本富士通公司揭開了一項充電技術(shù)的神最近，日本富士通公司揭開了一項充電技術(shù)的神秘面紗，可利用磁鐵立即為一個以上的設(shè)備充電秘面紗，可利用磁鐵立即為一個以上的設(shè)備充電 并且完全不借助電線。并且完全不借助電線。從理論上說，這一系統(tǒng)對處在充電場的人完全無從理論上說，這一系統(tǒng)對處在充電場的人完全無害，因為電量只在以同一頻率共振的線圈之間傳害，因為電量只在以同一頻率共振的線圈之間傳輸。但就像當初對無線網(wǎng)絡(luò)和手機天線一樣，對輸。但就像當初對無線網(wǎng)絡(luò)和手機天線一樣，對于這種無線充電技術(shù)，很多人可能產(chǎn)生擔憂。

2、于這種無線充電技術(shù)，很多人可能產(chǎn)生擔憂。富士通的無線充電技術(shù)利用磁共振在充電器與設(shè)富士通的無線充電技術(shù)利用磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷，線圈和電容器則在充備之間的空氣中傳輸電荷，線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形成共振。富士通表示這一系統(tǒng)電器與設(shè)備之間形成共振。富士通表示這一系統(tǒng)可以在未可以在未 來得到廣泛應(yīng)用，例如針對電動汽車的來得到廣泛應(yīng)用，例如針對電動汽車的充電區(qū)以及針對電腦芯片的電量傳輸。采用這項充電區(qū)以及針對電腦芯片的電量傳輸。采用這項技術(shù)研制的充電系統(tǒng)所需要的充電時間只有當前技術(shù)研制的充電系統(tǒng)所需要的充電時間只有當前的一百五十分之一。的一百五十分之一。 當前的很多無線充

3、電系統(tǒng)依靠線圈之間的電磁感應(yīng)，當前的很多無線充電系統(tǒng)依靠線圈之間的電磁感應(yīng)，這種方式工作距離太短，設(shè)備需要放置在充電座上，這種方式工作距離太短，設(shè)備需要放置在充電座上，同時也會消耗大量電量。富士通的充電系統(tǒng)立基于同時也會消耗大量電量。富士通的充電系統(tǒng)立基于磁共振，電量可以在以同樣頻率發(fā)生共振的線圈之磁共振，電量可以在以同樣頻率發(fā)生共振的線圈之間進行無線傳輸。間進行無線傳輸。對于無線充電技術(shù)的對于無線充電技術(shù)的電磁輻射安全性，專電磁輻射安全性，專家認為其對人體是無家認為其對人體是無害的。害的。 無線充電技術(shù)概念無線充電技術(shù)概念無線充電技術(shù)，源無線充電技術(shù)，源于無線電力輸送技于無線電力輸送技術(shù)，利

4、用磁共振在術(shù)，利用磁共振在充電器與設(shè)備之間充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷，的空氣中傳輸電荷，線圈和電容器則在線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間充電器與設(shè)備之間形成共振，實現(xiàn)電形成共振，實現(xiàn)電能高效傳輸?shù)募夹g(shù)。能高效傳輸?shù)募夹g(shù)。無線充電技術(shù)概要無線充電技術(shù)概要麻省理工學院的研究團隊在麻省理工學院的研究團隊在2007年年6月月7日美國日美國科科學學雜志的網(wǎng)站上發(fā)表了他們的研究成果。研究小雜志的網(wǎng)站上發(fā)表了他們的研究成果。研究小組把共振運用到電磁波的傳輸上而成功組把共振運用到電磁波的傳輸上而成功“抓住抓住”了了電磁波。他們利用銅制線圈作為電磁共振器，一團電磁波。他們利用銅制線圈作為電磁共振器，一團線

5、圈附在傳送電力方，另一團在接受電力方。當傳線圈附在傳送電力方，另一團在接受電力方。當傳送方送出某特定頻率的電磁波后，經(jīng)過電磁場擴散送方送出某特定頻率的電磁波后，經(jīng)過電磁場擴散到接受方，電力就實現(xiàn)了無線傳導(dǎo)。這項被他們稱到接受方，電力就實現(xiàn)了無線傳導(dǎo)。這項被他們稱為為“無線電力無線電力”的技術(shù)經(jīng)過多次試驗，已經(jīng)能成功的技術(shù)經(jīng)過多次試驗，已經(jīng)能成功為一個兩米外的為一個兩米外的60瓦燈泡供電。目前這項技術(shù)的最瓦燈泡供電。目前這項技術(shù)的最遠輸電距離還只能達到遠輸電距離還只能達到2.7米，但研究者相信，電源米，但研究者相信，電源已經(jīng)可以在這范圍內(nèi)為電池充電。而且只需要安裝已經(jīng)可以在這范圍內(nèi)為電池充電。而

6、且只需要安裝一個電源，就可以為整個屋里的電器供電。一個電源，就可以為整個屋里的電器供電。富士通表示這一系統(tǒng)可以在未來得到廣泛應(yīng)用，例富士通表示這一系統(tǒng)可以在未來得到廣泛應(yīng)用，例如針對電動汽車的充電區(qū)以及針對電腦芯片的電量如針對電動汽車的充電區(qū)以及針對電腦芯片的電量傳輸。傳輸。利用共振原理利用共振原理“抓住抓住”電磁波電磁波 麻省理工學院的科研組不是第一個提出無線能量轉(zhuǎn)麻省理工學院的科研組不是第一個提出無線能量轉(zhuǎn)換的組織?？茖W家早在換的組織?？茖W家早在19世紀就發(fā)現(xiàn)了電磁轉(zhuǎn)換現(xiàn)世紀就發(fā)現(xiàn)了電磁轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，從理論上說，電力可轉(zhuǎn)化為通過無形的介質(zhì)傳象，從理論上說，電力可轉(zhuǎn)化為通過無形的介質(zhì)傳播的電磁波

7、，實現(xiàn)電力的無線輸送。但是電磁波向播的電磁波，實現(xiàn)電力的無線輸送。但是電磁波向四面八方輻射，能量大量散失，因此四面八方輻射，能量大量散失，因此“無線輸電無線輸電”的研究始終進展不大。的研究始終進展不大。19世紀的物理學家和工程師世紀的物理學家和工程師尼古拉尼古拉特斯拉進行了遠程無線能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實驗，特斯拉進行了遠程無線能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實驗，但是當他的財力用盡后，這項最有野心的嘗試但是當他的財力用盡后，這項最有野心的嘗試(29米高的瓦登克萊弗塔米高的瓦登克萊弗塔)宣告失敗。其他嘗試包括激光宣告失敗。其他嘗試包括激光等定向能量轉(zhuǎn)換機制。然而，它們與麻省理工學院等定向能量轉(zhuǎn)換機制。然而，它們與麻省理工學

8、院的工作不同，這些都需要連續(xù)的可視線路，這對住的工作不同，這些都需要連續(xù)的可視線路，這對住宅周圍的電力設(shè)施不好。宅周圍的電力設(shè)施不好。 利用共振原理實現(xiàn)無線電力傳輸利用共振原理實現(xiàn)無線電力傳輸 麻省理工學院的這個系統(tǒng)利用了共振原理。當兩個麻省理工學院的這個系統(tǒng)利用了共振原理。當兩個物體的振幅相同時，它們傳遞能量的強度不會受到物體的振幅相同時，它們傳遞能量的強度不會受到周圍事物的影響。周圍事物的影響。兩個共振線圈的橫截面據(jù)英國廣播公司據(jù)英國廣播公司2007年年6月月19日報道，這個無線電日報道，這個無線電力傳輸不像現(xiàn)在的電力設(shè)備，它可以避免鼠巢的破力傳輸不像現(xiàn)在的電力設(shè)備，它可以避免鼠巢的破壞，

9、減少很多麻煩，因為它并不需要電線連接。研壞，減少很多麻煩，因為它并不需要電線連接。研究人員在究人員在科學科學雜志上對這種設(shè)備作了詳細介紹。雜志上對這種設(shè)備作了詳細介紹。在實驗測試中，這個設(shè)備讓距離它在實驗測試中，這個設(shè)備讓距離它2米米(7英尺英尺)的一的一盞盞80瓦電燈泡發(fā)出光亮。該裝置被稱作瓦電燈泡發(fā)出光亮。該裝置被稱作WiTricity，研究人員根據(jù)物理學原理研發(fā)了它，這種設(shè)備還適研究人員根據(jù)物理學原理研發(fā)了它，這種設(shè)備還適合為膝上型電腦等裝置提供電源。合為膝上型電腦等裝置提供電源。WiTricity利用的利用的是低頻電磁波共振，而不是利用聲學共振。在實驗是低頻電磁波共振，而不是利用聲學共

10、振。在實驗中，兩個感應(yīng)器都以中，兩個感應(yīng)器都以10兆赫的頻率震動，產(chǎn)生共振，兆赫的頻率震動，產(chǎn)生共振，讓能量在兩者之間傳遞。隨著每一次共振，感應(yīng)器讓能量在兩者之間傳遞。隨著每一次共振，感應(yīng)器中會有更多的電壓產(chǎn)生。經(jīng)過產(chǎn)生多次共振，感應(yīng)中會有更多的電壓產(chǎn)生。經(jīng)過產(chǎn)生多次共振，感應(yīng)器表面就會集聚足夠的能量，讓燈泡發(fā)出光亮。器表面就會集聚足夠的能量，讓燈泡發(fā)出光亮。利用共振原理實現(xiàn)無線電力傳輸利用共振原理實現(xiàn)無線電力傳輸 利用波長為利用波長為30米米(100英尺英尺)的低頻電磁波具有安全的低頻電磁波具有安全優(yōu)勢。通常用千兆赫茲優(yōu)勢。通常用千兆赫茲(更短的波長更短的波長)的手機時，會的手機時，會有電場

11、和磁場輻射同時產(chǎn)生，這個過程就是有電場和磁場輻射同時產(chǎn)生，這個過程就是 “遠聲遠聲場場”的一個典型特征，這種場是從振幅超過一個波的一個典型特征，這種場是從振幅超過一個波長的設(shè)備里產(chǎn)生的，如果振幅小于一個波長，產(chǎn)生長的設(shè)備里產(chǎn)生的，如果振幅小于一個波長，產(chǎn)生的將主要是磁場。人的身體對電場的反應(yīng)很強烈，的將主要是磁場。人的身體對電場的反應(yīng)很強烈，但是磁場不會對人體產(chǎn)生影響。根據(jù)身體對能量的但是磁場不會對人體產(chǎn)生影響。根據(jù)身體對能量的吸收，它對磁場的反應(yīng)幾乎為零。因此，這項設(shè)備吸收，它對磁場的反應(yīng)幾乎為零。因此，這項設(shè)備不會給人類帶來任何明顯的健康風險。不會給人類帶來任何明顯的健康風險。利用共振原理

12、實現(xiàn)無線電力傳輸利用共振原理實現(xiàn)無線電力傳輸 無線能量轉(zhuǎn)換傳輸裝置的工作原理無線能量轉(zhuǎn)換傳輸裝置的工作原理 利用利用 “共振共振”原理原理兩個振動頻率相同的物體能兩個振動頻率相同的物體能高效傳輸能量。高效傳輸能量。 1.輸電線中的電能傳入用銅制造的天線中。輸電線中的電能傳入用銅制造的天線中。2.天線以天線以10兆赫的波長振動，產(chǎn)生電磁波。兆赫的波長振動，產(chǎn)生電磁波。3.天線發(fā)出的能量傳播到天線發(fā)出的能量傳播到2米米(6.5英尺英尺)外。外。4.同樣以同樣以10兆赫的頻率震動的膝上型電腦接收到電兆赫的頻率震動的膝上型電腦接收到電流，能量充入設(shè)備中。流，能量充入設(shè)備中。5.沒有轉(zhuǎn)換成膝上型電腦的能

13、量不會被天線重新吸沒有轉(zhuǎn)換成膝上型電腦的能量不會被天線重新吸收。不能產(chǎn)生收。不能產(chǎn)生10兆赫共振的人和其他物體不會對它兆赫共振的人和其他物體不會對它產(chǎn)生干擾。產(chǎn)生干擾。測試應(yīng)用測試應(yīng)用 測試結(jié)果顯示無線傳輸距離大約在測試結(jié)果顯示無線傳輸距離大約在15厘米左右，但厘米左右，但富士通表示無線傳輸距離最終可實現(xiàn)幾米遠。富士通表示無線傳輸距離最終可實現(xiàn)幾米遠。 但需但需要指出的是，距離設(shè)備越遠，傳輸中損耗的電量越要指出的是，距離設(shè)備越遠，傳輸中損耗的電量越多。多。 富士通的系統(tǒng)與美國富士通的系統(tǒng)與美國Witricity公司研發(fā)的技術(shù)類似，公司研發(fā)的技術(shù)類似，兩者同樣利用磁共振傳輸電量，傳輸距離可達到幾

14、兩者同樣利用磁共振傳輸電量，傳輸距離可達到幾米遠。米遠。富士通演示：通過無線充電技術(shù)如何點亮兩個燈泡富士通演示：通過無線充電技術(shù)如何點亮兩個燈泡和一個風扇和一個風扇富士通的設(shè)計利用磁共振而不是更為傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)富士通的設(shè)計利用磁共振而不是更為傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)未來幾年，無線充電技術(shù)將在我們的生活中普及并未來幾年，無線充電技術(shù)將在我們的生活中普及并逐漸取代各種各樣數(shù)碼產(chǎn)品的充電器，它甚至可以逐漸取代各種各樣數(shù)碼產(chǎn)品的充電器，它甚至可以為你的電動汽車在街頭充電。不久前全球首個推動為你的電動汽車在街頭充電。不久前全球首個推動無線充電技術(shù)的標準化組織無線充電技術(shù)的標準化組織無線充電聯(lián)盟無線充電聯(lián)盟（Wir

15、eless Power Consortium）在北京宣布推出）在北京宣布推出首個無線充電標準首個無線充電標準Qi（讀作（讀作CHEE，寓意為，寓意為“生命生命能量能量”），該標準目前已引入中國，很多手機生產(chǎn)），該標準目前已引入中國，很多手機生產(chǎn)商也很看好該技術(shù)，將來可能會搭配無線充電器出商也很看好該技術(shù)，將來可能會搭配無線充電器出售手機，這意味著擺脫纏繞煩亂的充電線指日可待。售手機，這意味著擺脫纏繞煩亂的充電線指日可待。 真正實現(xiàn)充電器端口統(tǒng)一化真正實現(xiàn)充電器端口統(tǒng)一化 為避免不必要的浪費和產(chǎn)生更多的電子垃圾，中國為避免不必要的浪費和產(chǎn)生更多的電子垃圾，中國正在執(zhí)行手機充電器端口統(tǒng)一標準化。但

16、對于無線正在執(zhí)行手機充電器端口統(tǒng)一標準化。但對于無線充電技術(shù)來說，這一點將會得到最大程度的普及：充電技術(shù)來說，這一點將會得到最大程度的普及：不但手機可以使用，數(shù)碼相機、不但手機可以使用，數(shù)碼相機、iPone和和iPad、筆、筆記本也都可以一同分享這種充電設(shè)備。日本富士通記本也都可以一同分享這種充電設(shè)備。日本富士通甚至準備推出一個更為高級的技術(shù)，將這種成功從甚至準備推出一個更為高級的技術(shù)，將這種成功從便攜式電子產(chǎn)品擴大到電動汽車充電中。富士通公便攜式電子產(chǎn)品擴大到電動汽車充電中。富士通公司此舉最終目的是在街頭設(shè)置公用司此舉最終目的是在街頭設(shè)置公用“充電點充電點”，可，可以為便攜數(shù)碼設(shè)備以及電動汽

17、車用戶實現(xiàn)更方便地以為便攜數(shù)碼設(shè)備以及電動汽車用戶實現(xiàn)更方便地24小時全天候充電服務(wù)。除此之外無線充電器更聰小時全天候充電服務(wù)。除此之外無線充電器更聰明可節(jié)省耗能。雖然無線充電設(shè)備的效能接收在明可節(jié)省耗能。雖然無線充電設(shè)備的效能接收在70%左右，和有線充電設(shè)備相等，但是它具備電滿左右，和有線充電設(shè)備相等，但是它具備電滿自動關(guān)閉功能，避免了不必要的能耗。而且這個效自動關(guān)閉功能，避免了不必要的能耗。而且這個效能接收率在不斷提高，很快將能達到能接收率在不斷提高，很快將能達到98%。 無線充電技術(shù)投入量產(chǎn)指日可待無線充電技術(shù)投入量產(chǎn)指日可待 電磁感應(yīng)解決方案在技術(shù)實現(xiàn)上并無太多神秘感，電磁感應(yīng)解決方案

18、在技術(shù)實現(xiàn)上并無太多神秘感，中國本土的比亞迪公司，早在中國本土的比亞迪公司，早在2005年年12月申請的非月申請的非接觸感應(yīng)式充電器專利就使用了電磁感應(yīng)技術(shù)。飛接觸感應(yīng)式充電器專利就使用了電磁感應(yīng)技術(shù)。飛利浦最新推出的電動牙刷和手機也使用了無線充電利浦最新推出的電動牙刷和手機也使用了無線充電技術(shù)。而使用無線電波為數(shù)碼產(chǎn)品充電的技術(shù)公司技術(shù)。而使用無線電波為數(shù)碼產(chǎn)品充電的技術(shù)公司POWERCAST也已與菲利浦公司簽署了合作協(xié)議，也已與菲利浦公司簽署了合作協(xié)議，準備推出相關(guān)產(chǎn)品。而麻省理工學院準備推出相關(guān)產(chǎn)品。而麻省理工學院(MIT)物理教授物理教授Marin Soljacic帶領(lǐng)的研究團隊為其取

19、名為帶領(lǐng)的研究團隊為其取名為WiTricity試驗，由于使用的線圈直徑達到試驗，由于使用的線圈直徑達到50cm，還無法實現(xiàn)商用化，如果要縮小線圈尺寸，接收功還無法實現(xiàn)商用化，如果要縮小線圈尺寸，接收功率自然也會下降。他們預(yù)計在未來幾年內(nèi)，最終開率自然也會下降。他們預(yù)計在未來幾年內(nèi)，最終開發(fā)出能夠安全為筆記本電腦和其它設(shè)備的無線充電發(fā)出能夠安全為筆記本電腦和其它設(shè)備的無線充電產(chǎn)品。產(chǎn)品。 無線充電聯(lián)盟主席無線充電聯(lián)盟主席Menno Treffers對對外表示，外表示，Qi無線充無線充電標準采用的是電電標準采用的是電磁感應(yīng)技術(shù)，效率磁感應(yīng)技術(shù)，效率更高。更高。 Qi無線充電標準標志無線充電標準標志

20、手機將內(nèi)置充電接受器手機將內(nèi)置充電接受器 并統(tǒng)一無線充電標準并統(tǒng)一無線充電標準 要實現(xiàn)手機等產(chǎn)品的無線充電，目前必須有兩個部要實現(xiàn)手機等產(chǎn)品的無線充電，目前必須有兩個部分：發(fā)射器，與電源連接，負責向廣闊空間發(fā)射電分：發(fā)射器，與電源連接，負責向廣闊空間發(fā)射電能；接收器，一般安裝在電子產(chǎn)品上，用以接受電能；接收器，一般安裝在電子產(chǎn)品上，用以接受電能。目前無線充電技術(shù)已經(jīng)開始在手機產(chǎn)品中運用能。目前無線充電技術(shù)已經(jīng)開始在手機產(chǎn)品中運用了。在今年年末或明年年初，無線充電接收器會充了。在今年年末或明年年初，無線充電接收器會充分分“瘦身瘦身”，成為手機產(chǎn)品中內(nèi)置的無線充電接收，成為手機產(chǎn)品中內(nèi)置的無線充電

21、接收芯片，只有指甲蓋那么大。目前，諾基亞、飛利浦、芯片，只有指甲蓋那么大。目前，諾基亞、飛利浦、LG、三星、索尼愛立信等眾多國際知名手機廠商都、三星、索尼愛立信等眾多國際知名手機廠商都很支持這一技術(shù)，無線充電器也有可能會與手機一很支持這一技術(shù)，無線充電器也有可能會與手機一起捆綁進行銷售。起捆綁進行銷售。 BlackBerry黑莓與黑莓與Energizer勁量等勁量等執(zhí)行執(zhí)行Qi標準的概念充電設(shè)備標準的概念充電設(shè)備無線充電覆蓋范圍小無線充電覆蓋范圍小 電能轉(zhuǎn)化率比直充電低電能轉(zhuǎn)化率比直充電低就目前來說，無線充電器還無法達到無線網(wǎng)絡(luò)那么就目前來說，無線充電器還無法達到無線網(wǎng)絡(luò)那么大范圍的覆蓋率，雖

22、然充電板和接收器是兩個部分，大范圍的覆蓋率，雖然充電板和接收器是兩個部分，但是彼此還是不能分開太遠，不然充電效率會大幅但是彼此還是不能分開太遠，不然充電效率會大幅下降甚至無法充電。除此之外，無線充電器充電的下降甚至無法充電。除此之外，無線充電器充電的轉(zhuǎn)化率比起有線充電器來說，要低了不少，目前最轉(zhuǎn)化率比起有線充電器來說，要低了不少，目前最高只能達到高只能達到70%。但這已經(jīng)是很不錯的效果了。因。但這已經(jīng)是很不錯的效果了。因此，雖然在現(xiàn)階段可能沒法大規(guī)模普及，但是無線此，雖然在現(xiàn)階段可能沒法大規(guī)模普及，但是無線充電器將成為一個新的發(fā)展方向。磁共振方法在理充電器將成為一個新的發(fā)展方向。磁共振方法在理

23、論上雖然不錯，不過在實際設(shè)計中還是遇到了很多論上雖然不錯，不過在實際設(shè)計中還是遇到了很多麻煩。不僅寄生電容和外部磁場，甚至連接受設(shè)備麻煩。不僅寄生電容和外部磁場，甚至連接受設(shè)備都能干擾到充能電磁場，從而影響充電效率。此外，都能干擾到充能電磁場，從而影響充電效率。此外，越小的設(shè)備越會受到外部因素的影響，使得這項技越小的設(shè)備越會受到外部因素的影響，使得這項技術(shù)很難應(yīng)用到移動電話中。無線充電技術(shù)眼下僅可術(shù)很難應(yīng)用到移動電話中。無線充電技術(shù)眼下僅可在在2米范圍內(nèi)為小電器充電。研究人員希望，把有米范圍內(nèi)為小電器充電。研究人員希望，把有效充電距離增大至效充電距離增大至30米。米。 無線充電的先驅(qū)無線充電的先驅(qū)Palm美國美國 Palm公司是美國老牌智能手機廠商，它最早將無線充電公司是美國老牌智能手機廠商，它最早將無線充電應(yīng)用在手機上。它推出的充電設(shè)備應(yīng)用在手機上。它推出的充電設(shè)備“觸摸石觸摸石”，就可以，就可以利用電磁感應(yīng)原理無線為手機充電。利用電磁感應(yīng)原理無線為手機充電。 海爾中國海爾中國 海爾推出的概念性海爾推出的概念性“無尾電視無尾電視”，不需要電源線、信號，不需要電源