RFID無線充電技術(shù)解析課件

1、RFID無線充電技術(shù)張維 高琳彤第1頁，共28頁。背景介紹 無線充電技術(shù)：無線充電技術(shù)引源于無線電力輸送技術(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電器與設(shè)備之間形成共振，實現(xiàn)電能高效傳輸?shù)募夹g(shù)。第2頁，共28頁。概述 麻省理工學(xué)院的研究團隊在2007年6月7日美國科學(xué)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“抓住”了電磁波。他們利用銅制線圈作為電磁共振器，一團線圈附在傳送電力方，另一團在接受電力方。當(dāng)傳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)。這項被他們稱為“無線電力”的技術(shù)經(jīng)過多次試驗，已經(jīng)能成功

2、為一個兩米外的60瓦燈泡供電。第3頁，共28頁。工作原理：利用物理學(xué)的“共振”原理兩個振動頻率相同的物體能高效傳輸能量。1.輸電線中的電能傳入用銅制造的天線中。2.天線以10兆赫的波長振動，產(chǎn)生電磁波。3.天線發(fā)出的能量傳播到2米(6.5英尺)外。4.同樣以10兆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。5.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10兆赫共振的人和其他物體不會對它產(chǎn)生干擾。第4頁，共28頁。工作原理圖第5頁，共28頁。工作原理這個系統(tǒng)利用了共振(當(dāng)一個物體與另一個物體的固有頻率一樣時，就會產(chǎn)生震動)原理。當(dāng)兩個物體的振動頻率相同時，它們傳遞能量的強度不

3、會受到周圍事物的影響。第6頁，共28頁。主要特點1、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輸。 2、RFID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電器與設(shè)備之間形成共振。3、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(dāng)前的一百五十分之一。第7頁，共28頁。市場需求1、隨著iPhone、iPad等對電量充滿“饑渴”的設(shè)備迅速興起，研發(fā)無線充電等突破性充電技術(shù)的需求日益提高。富士通在一份聲明中說：“這項技術(shù)將為手機集合緊湊型無線

4、充電功能以及同時為多個便攜式設(shè)備充電鋪平道路。對多個設(shè)備充電時，設(shè)備相對于充電器的位置沒有任何限制。” 2、當(dāng)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，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)生共振的線圈之間進行無線傳輸。第8頁，共28頁。測試應(yīng)用1、測試結(jié)果顯示無線傳輸距離大約在15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。2、需要指出的是，距離設(shè)備越遠，傳輸中損耗的電量越多。3、利用磁共振傳輸電量，傳輸距離可達到幾米遠。第9頁，共28頁。有關(guān)無線充電技術(shù)應(yīng)用的社會實際效益 當(dāng)今，世界各國都在爭先恐后

5、的研制無線充電技術(shù)。隨著自然資源的不斷匱乏和日益加重的環(huán)境保護問題，以電能來替代其它能源的運輸工具已逐漸的發(fā)展開來，電動汽車以及電動自行車已普遍的深入到了人們的生活當(dāng)中。作為電動汽車快速充電設(shè)備的技術(shù)難題還有很多，其中之一就是如何利用無線充電技術(shù)來實現(xiàn)電動汽車日益增長的需要。第10頁，共28頁。有線充電優(yōu)點與缺點優(yōu)點: 1.能源轉(zhuǎn)換一次性獲得，電能損失小，節(jié)能環(huán)保。 2.交直流轉(zhuǎn)換一次性，不存在中高頻電磁輻射。 3.設(shè)備技術(shù)含量低，經(jīng)濟投入不大，維修方便。 4.電功率的調(diào)節(jié)范圍較寬，適合多種不同電壓和電流等級的蓄電瓶儲能補給。第11頁，共28頁。優(yōu)點與缺點缺點1.設(shè)備的移動搬運和電源的引線過長

6、，主要是人工操作繁瑣。 2.設(shè)備以及在對電動汽車充電時其公共占地面積過大， 3.在人工操作過程中，極易出現(xiàn)設(shè)備的過度磨損以及不安全性等因素。 第12頁，共28頁。無線充電優(yōu)點與缺點優(yōu)點：1.利用無線磁電感應(yīng)充電的設(shè)備可做到隱形，設(shè)備磨損率低，應(yīng)用范圍廣，公共充電區(qū)域面積相對的減小，但減小的占地面積份額不會太大。 2.技術(shù)含量高，操作方便，可實施相對來說的遠距離無線電能的轉(zhuǎn)換，但大功率無線充電的傳輸距離只限制在5米以內(nèi)，不會太遠。 3.操作方便。 第13頁，共28頁。優(yōu)點與缺點缺點：1.雖然設(shè)備技術(shù)含量高，但設(shè)備的經(jīng)濟成本投入較高，維修費用大。 2.因?qū)崿F(xiàn)遠距離大功率無線磁電轉(zhuǎn)換，所以設(shè)備的耗能

7、較高。無線傳輸?shù)木嚯x越遠，無用功的耗損也就會越大。 3.設(shè)備本身實現(xiàn)的是二次能源轉(zhuǎn)換，也就是將網(wǎng)電降壓變?yōu)橹绷麟姾笤谶M行一次較高頻率的開關(guān)控制交流變換輸出。由于大功率的交直交電流轉(zhuǎn)換是進行電能的二次性無線傳輸原因，所以電磁的空間磁損率太大。 4，因為采取無線傳輸，磁能的無用功耗損會隨著的功率增高而上升。 第14頁，共28頁。無線充電技術(shù)建立在RFID近距離磁場耦合技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上，RFID無線充電技術(shù)將應(yīng)用到生活中的每個角落。2013 將是RFID無線充電技術(shù)普及的一年！第15頁，共28頁。附加：RFID技術(shù)第16頁，共28頁。背景介紹RFID即射頻識別（Radio Frequency IDen

8、tification）技術(shù)，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸。第17頁，共28頁。工作原理 電子標簽與射頻讀寫器之間利用感應(yīng)、無線電波或微波能量進行非接觸式雙向通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，以達到識別目的。電子標簽是射頻識別系統(tǒng)的核心，一般情況下，電子標簽中包含專用的標簽芯片；標簽芯片本身就相當(dāng)予一個片上系統(tǒng)。第18頁，共28頁。射頻識別系統(tǒng)的工作模式第19頁，共28頁。RFID系統(tǒng)的特點： RFID系統(tǒng)在具體的應(yīng)用過程中，根據(jù)不同的應(yīng)用目的和應(yīng)用環(huán)境，系統(tǒng)的組成會有所不同，但從RFID系統(tǒng)的工作原理來

9、看，系統(tǒng)一般都由信號發(fā)射機、信號接收機、發(fā)射接收天線幾部分組成。第20頁，共28頁。技術(shù)發(fā)展1940-1950年：雷達的改進和應(yīng)用催生了射頻識別技術(shù)，1948年奠定了射頻識別技術(shù)的理論基礎(chǔ)。1950-1960年：早期射頻識別技術(shù)的探索階段，主要處于實驗室實驗研究。1960-1970年：射頻識別技術(shù)的理論得到了發(fā)展，開始了一些應(yīng)用嘗試。1970-1980年：射頻識別技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)處于一個大發(fā)展時期，各種射頻識別技術(shù)測試得到加速。出現(xiàn)了一些最早的射頻識別應(yīng)用。第21頁，共28頁。技術(shù)發(fā)展1980-1990年：射頻識別技術(shù)及產(chǎn)品進入商業(yè)應(yīng)用階段，各種規(guī)模應(yīng)用開始出現(xiàn)。1990-2000年：射頻識別技

10、術(shù)標準化問題日趨得到重視，射頻識別產(chǎn)品得到廣泛采用，射頻識別產(chǎn)品逐漸成為人們生活中的一部分。2000年后：標準化問題日趨為人們所重視，射頻識別產(chǎn)品種類更加豐富，有源電子標簽、無源電子標簽及半無源電子標簽均得到發(fā)展，電子標簽成本不斷降低，規(guī)模應(yīng)用行業(yè)擴大。第22頁，共28頁。RFID實用方案用于病患監(jiān)測的雙接口無源RFID系統(tǒng)設(shè)計病患監(jiān)測設(shè)備通常用于測量病患的生命跡象，例如，血壓、心率等參數(shù)，管理這些重要數(shù)據(jù)的要求遠遠超出了簡單的庫存控制范圍，需要設(shè)備能夠提供設(shè)備檢查、校準和自檢結(jié)果，并具有安全升級功能，同時最大限度降低設(shè)備故障停機時間。第23頁，共28頁?；赗FID的物聯(lián)網(wǎng)智能公交系統(tǒng)應(yīng)用方

11、案 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的公交停車場站安全監(jiān)管系統(tǒng)，主要由車輛出入口管理系統(tǒng)、場站智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組成，利用先進的“物物相聯(lián)技術(shù)”，將用戶端延伸和擴展到公交車輛、停產(chǎn)場站中的任何物品間進行數(shù)據(jù)交換和通信，全面立體的解決公交行業(yè)監(jiān)管問題。第24頁，共28頁?；赗FID技術(shù)的小區(qū)安防系統(tǒng)設(shè)計解決方案 在小區(qū)的各個通道和人員可能經(jīng)過的通道中安裝若干個閱讀器，并且將它們通過通信線路與地面監(jiān)控中心的計算機進行數(shù)據(jù)交換。如果出現(xiàn)問題，閱讀器即會感應(yīng)到信號同時立即上傳到監(jiān)控中心的計算機上，計算機就可判斷出具體信息，管理者會根據(jù)大屏幕上或電腦上的分布示意圖點擊小區(qū)內(nèi)的任一位置，計算機即會把這一區(qū)域的情況統(tǒng)計并顯示出來。第25頁，共28頁。RFID發(fā)展前景 RFID前景看好，該技術(shù)是一項流程控制技術(shù)，能夠為制造業(yè)、物流業(yè)、批發(fā)零售業(yè)供應(yīng)鏈提供具有戰(zhàn)略意義的增值效果。該技術(shù)可以幫助企業(yè)增加信息的交換量，加快信息的流動速度，從而提高效率、節(jié)省成本。作為21世紀最具有發(fā)展?jié)摿Φ氖蠹夹g(shù)之一，RFID產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也是電子信息產(chǎn)業(yè)極大的市場機遇