淺析無線充電技術(shù)的主要分類及應(yīng)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(shù)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(shù)作為一個領(lǐng)域的技術(shù)突破，近年來無線電技術(shù)的應(yīng)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(shù)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(shù)

無線充電技術(shù)通過磁共振、無線電流、電磁感應(yīng)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(shù)的基本原理。無線充電技術(shù)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(shù)都是利用無線磁共振、超聲波、無線電流和電磁感應(yīng)來實現(xiàn)無線充電。

無線充電技術(shù)是無線能量傳輸技術(shù)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(yīng)、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(yīng)（ICPT）技術(shù)實現(xiàn)的，通常適用于小型便攜式電子設(shè)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?，無電氣連接的電力傳輸在接收時進行。感應(yīng)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(shù)（RFPT），中程傳輸為移動電話、MP3和其他設(shè)備提供無線能量傳輸。ERPT技術(shù)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(yīng)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(shù)（MPT）或激光傳輸（LPT）技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)。遠程傳輸對于衛(wèi)星等空間技術(shù)、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?，然后對其進行整流，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(shè)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(shù)的應(yīng)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(shè)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(dǎo)致金屬外殼嚴重受熱，對安全構(gòu)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(shù)的應(yīng)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(yīng)用電動汽車的重要前提和基礎(chǔ)，電動汽車充電設(shè)施的建設(shè)一直是人們關(guān)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(shù)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(shè)中國第一條無線充電高速公路 - 杭沙峪高速公路預(yù)計將于2020年通車。電磁感應(yīng)線圈在路面下預(yù)設(shè)，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(shè)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(shè)備需要更換電池的程序，這無疑會導(dǎo)致患者的繼發(fā)性疼痛?？沙潆姛o線充電技術(shù)可以將中小型醫(yī)療設(shè)備植入體內(nèi)，避免損壞相關(guān)的二次操作，使醫(yī)療設(shè)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(shù)，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(shù)的需求將會越來越高，相比于現(xiàn)在的有線充電設(shè)備而言，無限充電技術(shù)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(shù)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(shù)還存在一些技術(shù)和功能上的問題問題，現(xiàn)階段無限充電技術(shù)還不成熟，在一些應(yīng)用場景中其功率不足以滿足需求，此外由于無限充電技術(shù)的高成本和高制造門檻也阻礙了無線充電的大規(guī)模應(yīng)用。