淺析無線充電技術的主要分類及應用現(xiàn)狀

陳軍 神東補連塔煤礦 017209

引言：在過去的100年里，隨著技術和人類社會的快速發(fā)展，人們的生活節(jié)奏加快了，對高性能和實用性產(chǎn)品的需求在不斷的增長。而無線充電技術作為一個領域的技術突破，近年來無線電技術的應用在電動剃須刀、電動牙刷、手機、平板電腦，以及低功率電子和電器產(chǎn)品中都取得了很好的效果，滿足了人們的日常生活。隨著大功率無線充電技術從實驗室進入實際驗證階段，無線充電電動汽車也出現(xiàn)了。

一、無線充電技術

無線充電技術通過磁共振、無線電流、電磁感應等物理材料將電池發(fā)射的功率傳輸?shù)诫娮悠骷倪^程是無線充電技術的基本原理。無線充電技術的出現(xiàn)簡化和促進了充電過程，提高了電能的傳輸速度。目前，許多無線充電技術都是利用無線磁共振、超聲波、無線電流和電磁感應來實現(xiàn)無線充電。

無線充電技術是無線能量傳輸技術的產(chǎn)物。無線功率傳輸，又稱無線能量傳輸或無線功率傳輸，主要通過電磁感應、電磁共振、射頻、微波、激光等方式實現(xiàn)非接觸式功率傳輸。根據(jù)空間中無線電力傳輸?shù)牟煌嚯x，無線電力傳輸可分為短程傳輸、中程傳輸和遠程傳輸。

（一）短程傳輸

它是通過電磁感應（ICPT）技術實現(xiàn)的，通常適用于小型便攜式電子設備的電源。ICPT主要使用磁場作為支撐，使用變壓器將電流通過初級線圈和二級線圈在耦合的作用下，電磁場可以穿透所有非金屬物體。電能可以通過各種非金屬材料傳輸，將電能從傳輸端傳輸?shù)浇邮斩耍瑹o電氣連接的電力傳輸在接收時進行。感應電磁傳輸功率很大，可高達幾百千瓦，但傳輸距離上限大約是10厘米。

（二）中程傳輸

電磁耦合共振傳輸（ERPT）或射頻電力傳輸技術（RFPT），中程傳輸為移動電話、MP3和其他設備提供無線能量傳輸。ERPT技術主要利用接收天線固有頻率和發(fā)射場電磁頻率引起的電磁共振的工作原理，通過非輻射磁場實現(xiàn)強電磁耦合。與電磁感應類型相比，電磁共振類型的磁場較低，傳輸功率可達數(shù)千瓦，傳輸距離長，傳輸距離3 - 4米。RFPT主要通過功率放大器傳輸射頻信號，通過負載檢波和高頻整流獲得直流電。RFPT距離很遠，可以達到10米，但傳輸功率非常低，從幾毫瓦到100毫瓦不等。

（三）遠程傳輸

微波電力傳輸技術（MPT）或激光傳輸（LPT）技術已經(jīng)實現(xiàn)。遠程傳輸對于衛(wèi)星等空間技術、航天器的電力傳輸以及新能源的開發(fā)和利用具有重要的戰(zhàn)略意義。MPT將電能轉(zhuǎn)換成微波，微波通過自由空間傳輸?shù)侥繕宋恢茫缓髮ζ溥M行整流，轉(zhuǎn)換成直流電，供充電使用。微波能量傳輸適用于大面積、長距離、環(huán)境友好的能量傳輸場景，如空間太陽能電站。LPT是一種高能、傳輸距離長、傳輸功率低的激光器。激光具有較高的方向性和能量集中，不存在干擾通信衛(wèi)星的風險，但障礙物會影響激光與接收設備之間的能量交換，射束的能量在傳輸過程中會部分丟失。

二、無線充電技術的應用

（一）消費電子產(chǎn)品

可簡化手機充電解決方案的形式，為工業(yè)設計提供更多想象力。其次，在選擇手機材料時，第一種無線充電方案會導致金屬外殼嚴重受熱，對安全構成威脅。長期以來，無線充電電話只能使用塑料外殼，而高通無線充電解決方案已經(jīng)有效地解決了這個問題。

（二）電動汽車

新能源節(jié)能技術的應用是低碳經(jīng)濟的核心。電動汽車可以更好地解決傳統(tǒng)汽車排放和能源短缺的污染問題，也是中國新興的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。作為推廣大規(guī)模應用電動汽車的重要前提和基礎，電動汽車充電設施的建設一直是人們關注的焦點。新能源工業(yè)的發(fā)展，特別是純電動汽車的迅速增長，將地對電動汽車充電方式的多樣化和便利性提出更高的要求。隨著無線充電技術的成熟，電動汽車將成為無線充電最具潛力的最大市場。目前，浙江省將建設中國第一條無線充電高速公路 - 杭沙峪高速公路預計將于2020年通車。電磁感應線圈在路面下預設，車輛裝載時進行高速行駛，解決了充電樁數(shù)量在一定程度上受到限制的問題。

（三）醫(yī)療設備

植入人體的醫(yī)療器械的安全性和舒適性是兩個主要因素。目前，大多數(shù)醫(yī)療器械仍由電池供電。這種類型的設備需要更換電池的程序，這無疑會導致患者的繼發(fā)性疼痛。可充電無線充電技術可以將中小型醫(yī)療設備植入體內(nèi)，避免損壞相關的二次操作，使醫(yī)療設備更加可靠和安全，減少醫(yī)療廢物的產(chǎn)生，更加環(huán)保。目前左心室輔助裝置的電源系統(tǒng)等，都使用無線充電技術，從而大大解決植入式醫(yī)療裝置的可靠性。

結(jié)論：隨著電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展，未來智能時代對于無線充電技術的需求將會越來越高，相比于現(xiàn)在的有線充電設備而言，無限充電技術有著諸多的便利之處，這樣的充電方式對于普通民眾而言是非常便捷的技術工具。盡管現(xiàn)階段無限充電的市場占有率還不是很高，這主要是因為現(xiàn)階段無限充電技術還存在一些技術和功能上的問題問題，現(xiàn)階段無限充電技術還不成熟，在一些應用場景中其功率不足以滿足需求，此外由于無限充電技術的高成本和高制造門檻也阻礙了無線充電的大規(guī)模應用。