无线充电技术

无线充电技术
INTRODUCTION
无线充电指的是将电能透过非导电的物质传递。在实际应用中，通常指的是将电能透 过一定的空间距离进行传递。源于无限电能传输技术，小功率无线充电常采用电磁感 应式（如对手机充电的Qi方式，但中兴的电动汽车无线充电方式采用的感应式），大 功率无线充电常采用谐振式（大部分电动汽车充电采用此方式）由供电设备（充电器） 将能量传送至用电的装置，该装置使用接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运 作之用。
无线充电技术的分类
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无线充电的四种实现方法
磁场感应
顾名思义，利用磁场感应来实 现充电技术的完成
磁场共振
利用磁场之间的频率共振实现
METHOD
利用空间电场为媒介，通过电 场传递能量
可以实现远距离通信的利用电 磁波来实现的充电技术
电场感应
电磁波
①
磁感应
磁感应式的基本原理就 是给初级线圈通以一定 频率的交流电，产生磁 场并通过电磁感应在次 级线圈中产生电流，从 而实现能量的传输。
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电场共振
这种方式或许才是人们真正“想要”的无线充电黑科技。就是 无线充电可以表现的像无线上网一样，能够随时随地，间隔5 米或者10米对手机进行充电。第四种无线充电技术是利用高频 电磁波来进行无线充电。这个技术在理论上是可行的。我们知 道常见的wifi频率是2.4GHz，现在也有5GHz的wifi信号了。既 然能够传递数据，那么理论上也可以传递能量。常见的家用无 线路由器的功率等级大概是10mW，理论上来说我们只需要把 这个路由器的功率等级增大2000倍，就可以给手机进行充电了 。
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总结
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Байду номын сангаас总结
对于无线充电而言，到底什么才是要解决的问题，我们认为应 该是接收电力要迷你化，起码可在手机作为内置系统，安装在 智能手机处理器方面。 随着科学技术的发展，人类已经成功的 从有线通讯时代步入无线通讯时代，普及无线充电的时代已经 到来，无线充电技术目前有四种较为成熟的方式，电磁感应式 成功的为无线充电开辟了市场，电磁共振式的理论基础则更为 牢固，共振式原理随着技术的发展也可以实现无线充电，相信 在不久的将来，无线充电会走进千家万户，人们也不会为“线” 所烦恼。
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历史与发展
Boom！
近代无线充电技术的发展
第三点也是最重要的一点是区域内无线充电需求的提高。随着移动互联网 技术的发展，各种智能终端设备越来越普遍。在中国2014年的智能手机 出货量达到了惊人的4亿部。而人们在要求智能设备更快的上网速度，更 快的运算速度，更清晰的显示效果的同时，各种智能设备的电能需求也在 不断的提高。受限制于电池技术，智能设备的续航时间成为困扰用户的最 大问题。在功能机时代，常见手机的使用时间可以轻松达到一个星期。而 进入智能机时代，虽然电池的容量增大了3倍以上，智能手机的续航则下 降到了一天左右。因此无线充电作为一种简易可行的智能设备充电方式受 到了越来越多的关注。 无线充电技术对于智能手机的意义如何呢？我们回顾一下智能手机的发展 历史。从 2012年小米的第一款手机发布开始，智能手机厂商开始了一轮 疯狂的配置大战，从双核CPU，1G内存一直厮杀到八核4G内存，手机摄 像头也从500万像素冲到了夸张的4000万像素。在一轮硬件配置的比拼 之后，国产智能手机的同质化也越来越严重。差异化竞争成为智能手机厂 商的必然选择。对性能参数的追求也将逐渐转移到对用户使用体验的关注 上。在这种环境下，无线充电技术还是有很大的发展机会的。 以上三个条件结合在一起，使得无线充电技术的发展成为了可能。
CONTENT
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历史与发展
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四种方式及比较
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总结
历史与发展
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历史与发展 起源
无线充电技术或者说无线电能传输的起源可以追溯到19世纪末期。由于 电能的产生地与使用地往往存在很大的距离差异，而有线的输配电系统还 没有建立起来，早期的科学家希望能够无线地把电能传输到使用地，于是 就有了无线电能传输的需求。不少科学家在这个领域做了研究，其中以尼 古拉•特斯拉（Nikola Tesla）为典型代表。 早期的这种无线电能的传输都指的是远距离（以km为计量单位）的大功 率（至少是kw级别）的电能传输。以这个目的来开展的无线电能传输的 研究最终都以失败告终。但相关的基础理论研究由此开展并延续下来。在 100多年后的今天，我们再回过头来看当年设定的这个无线电能传输的目 标，发现它仍然是遥远的难以实现的。而到了近代之后，无线电能传输的 需求逐渐被无线充电的需求所取代。这里的无线充电都指的是相对近距离 （米级或更近）的电能传输。
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电场共振
① 充电效率会非常低。电磁波的能量是对外发散的，可以想象 成一个一个的能量包裹（即光子），从发射源离开之后不管有 没有被待充电设备接收，能量都是消耗了的。 ② 对人体的影响。电磁波的能量是对外发散的，基本上是遇到 什么就被什么吸收掉。手机能够得到电能补充的同时，人会比 手机吸收更多的能量，当然，这么大强度的电磁波对人体的影 响究竟是什么，国际上是还没有明确结论的。从目前来说，要 想让电磁波来为手机有效地无线充电，空间电磁波的能量肯定 是会远远超过国际标准的规定的。
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历史与发展
机皇诺基亚！
近代无线充电技术的发展
无线充电的概念起源很早。早期对无线电能传输的应用尝试基本都失败了。 进入新世纪之后，无线充电技术又重新被关注起来。其背后的原因是什么 呢？这一轮的尝试是否还会重蹈历史的覆辙并最终归于平淡？ 近代无线充电技术的兴起，有几个先决条件。 首先是电网系统的完善。在世界的大多数国家，电网作为基础设施，经过 几十或者上百年的发展，都已经比较完善。人们可以较为方便地从电网得 到电能的供应。电能已经不再如百年前一样稀缺。基本上有人的地方就有 电能的供应。也就是说跨区域的长距离无线电能传输的需求大范围内消亡 了。 其次是，电源技术得到了快速的发展。电力电子作为一个专门的学科出现 大致始于上个世纪60年代。伴随着航空技术的发展，受到太空竞赛的刺 激，航天电源的需求增加，因而电源技术也得到了发展和完善。经过几十 年的发展，开关电源理论以及半导体器件的制作工艺均得到了很大的发展。 现阶段人们可以更为容易地实现高频开关电源，实现更好的功率密度和更 高的电源效率。
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磁场共振
高频电源有高频振荡电路与功率放大电路组成，高频振荡电 路产生与发射装置所需谐振电流的频率相同的正弦信号，经功 率放大电路将信号放大，通过一个线圈将能量感应到发射装置 中。发射与接收装置是为两个具有相同结构的天线。发射天线 中感应得到的交变电流，在其周围产生相同频率的狡辩磁场， 从而在接受线圈中感应生成相同频率的电流，由于接受天线的 本征频率与电流频率相同，从而发生自谐振，两线圈之间通过 强磁场建立耦合关系，能量由发射装置源源不断传到接收装置。
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磁感应
第一代磁感应无线充电技术最为人诟病的是使用 时空间自由度低。即充电区域的面积很小，手机 需要准确地放置在这个位置上，且不能有较多的 垂直间隔。这一点从上图三星S6充电器拆解之后 的线圈面积可以看出，也可以从手机背贴的面积 大小上进行推断。只有手机背贴的线圈和充电器 里的线圈位置正对时，才能够进行无线充电，其 有效充电面积大概是两个一元硬币大小。这一点 使得很多人在使用时经常遇到因为对不准位置而 造成充电失败的情况。这种情况的多次发生就极 大的影响了用户使用体验。换言之，较高的学习 成本阻碍了这种技术的广泛应用。
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电场感应
主流厂商之所以不选择这种技术标准，主要原因是因为空间电 场对人体的影响。需要厘清的是，这里并不是辐射的概念。并 不是说利用空间电场就比利用空间磁场有更多的辐射。辐射更 多指的是空间逸散的能量对人体的影响。对于前三种无线充电 技术而言，不管是空间磁场还是空间电场，由于他们的工作频 率较低，能量都几乎不会以电磁波的形式发射出去。所以我们 说前三种无线充电的方式都是无辐射的，这种说法是没有问题 的。空间电场对人体的潜在影响体现在其他方面。人体内信息 的传递靠的是生物电，而较强的空间电场有可能影响到人的神 经系统。
②
磁场共振
无线传输电力系统结构
英特尔的“无线充电碗”
③
电场感应
有了利用空间磁场的无线供电技术，自然而然会有人想到利用 空间电场进行无线充电。因为原本电和磁就是相互对应而又关 联的。对于电场感应的无线充电技术而言，简单点说，可以把 能量发射装置和接收装置看成电容的两个极板。在交流电场的 作用下，电容的两个极板会有交变电流流过，这样就实现了电 能的无线传递。