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無線充電技術對消費和工業解決方案的影響

星星科技指導員 ? 來源:嵌入式計算設計 ? 作者:Nilav Choksi ? 2022-10-21 11:01 ? 次閱讀

無線感應充電的工作原理是功率傳輸的基本原理,在一定距離內在感應發射器和接收器線圈上產生電磁場,而無需任何電纜連接。

全球無線充電市場規模,預計從2020年到2027年以22.2%的年復合成長率成長,到2027年達到402.4億美元。

該技術的主要目的是以無線方式為工業設備,個人電子設備,家用電器和便攜式設備充電,而無需任何電纜,效率更高。與其目標相反,無線感應充電在沒有電纜的情況下不完全工作,因為它沒有通過電池供電。

充電站/發射器仍將通過電源線與主電源插座連接,并在沒有電池時保持持續連接。但是像智能手機這樣的小型個人電子產品可以無線充電。它必須放置在無線站/發射器附近。

充電站/發射器包含一個線圈,交流電(交流電)通過該線圈流向個人小工具的接收器線圈,該電產生電磁場。當智能手機等小型個人電子產品在此電磁場區域內充電時。

在工業中采用無線充電技術的優勢

無線感應充電正在迅速從理論向商業和工業產品的標準功能發展。在智能手機,耳塞/AirPods,手表等消費電子設備中尤其如此。這最大限度地降低了有線充電要求,并接受了通用的無線解決方案,以使用單個站/發射器為所有電子設備的個人小工具充電,并提高友好性。電子廢物減少以支持像Qi(Chee)標準這樣的通用解決方案,并且可以最大限度地減少充電器對不同設備的特定要求。由于接收器按需提供功率請求,它更加靈活和節能,并且可以在發射器端相應地設置功率傳輸限制,以實現所需的功率傳輸。它還增加了電池供電和有線設備的靈活性,以避免更昂貴,危險和不可行的選擇。

無線充電的唯一缺點是它比有線充電器產生更多的熱量,并且還需要放置特殊的機械成型/腔體。

我們來談談當前無線感應充電技術基礎的發展趨勢

無線充電技術的成熟正朝著兩個主要方向發展:基于射頻的充電和基于耦合的充電。對于安全和全球感應式無線技術支持,主要形成兩個標準來支持無線充電:Qi由無線充電聯盟(WPC)標準;合并的空中燃料;PMA由權力物質聯盟;和無線充電聯盟 (A4WP) 標準的 A4WP。

電感耦合功率傳輸還能夠支持高于千瓦級的高功率傳輸。它廣泛用于工業自動化領域,如機器人操作,自動水下航行器,感應發電機和電機。為了給包括插電式混合動力電動汽車(PHEV)在內的電動汽車(EV)的電池供電,在1至10KW的功率下,距離小于厘米,整體效率高于80-90%。中低功率近場充電,廣泛用于醫療機構和家用電器,如感應牙刷,電視,照明墻開關和小型個人電子便攜式設備。最近,越來越多的應用涉及油井、海上能量收集、煤礦、電動自行車、傳感器、可穿戴設備、植入式系統、RFID、發光二極管LED)顯示器、電力線通信智能電網

在無線充電技術中,如今,基于耦合的充電,特別是電感式充電是工業和商業的選擇,因為實現簡單且成本低,功耗更低,頻率更低,效率更高,以及消費者對RF指令的安全性問題。

磁感應和磁共振耦合都作用于近場,其中產生的電磁場命令靠近散射物體/發射器的區域。近場功率根據充電距離倒數的立方體衰減。

電感耦合

它的工作原理是磁場感應的基本原理,即在兩個線圈之間傳遞電能。

功率傳輸是由于次級接收器線圈上的初級線圈產生的電磁場變化,并在磁場內感應電流/電壓,通常小于波長。該感應電壓可用于為無線設備充電。

電感耦合的工作頻率通常在110KHz至205KHz范圍內的千赫茲范圍內。次級線圈應調整到工作頻率,以提高充電效率。

由于功率衰減較高,因此有效充電距離小于20cm,因此質量因數通常較小。例如 - RFID和整體有效功率可以實現更高的電動汽車千瓦。

磁感應耦合的優點包括易于實施,操作方便,近距離(同樣小于線圈直徑)的效率更高,并確保安全性。因此,它適用于小型個人和便攜式電子設備。

個人電子產品和便攜式設備的市場更側重于WPC形成的內部接受的Qi標準。Qi標準主要側重于磁感應功率傳輸,支持單個站為所有個人設備充電,數字帶內鏈路用于識別兼容設備和控制功率電平。

磁共振耦合

它的工作原理是倏逝波耦合的基本原理,該原理通過振蕩磁場在兩個諧振線圈之間產生和傳輸能量。

它可以實現高能量傳遞效率,向外泄漏小,無諧振。

該技術可應用于一個發射諧振器和多個接收諧振器之間。因此,它能夠以更高的質量因數同時對在MHz頻率范圍內運行的多個設備進行充電。

盡管如此,來自Airfuel的磁共振功率傳輸也集中在以6.78MHz的頻率運行的行業,單個功率傳輸單元可以供電到多個功率接收單元。BLE 鏈路用于識別兼容設備和控制功率電平。

審核編輯:郭婷

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