无线充电技术

1、无线充电技术Wireless Charge Technology应物82 08093027 周颖勤最近，日本富士通公司揭开了一项充电技术的神最近，日本富士通公司揭开了一项充电技术的神秘面纱，可利用磁铁立即为一个以上的设备充电秘面纱，可利用磁铁立即为一个以上的设备充电 并且完全不借助电线。并且完全不借助电线。从理论上说，这一系统对处在充电场的人完全无从理论上说，这一系统对处在充电场的人完全无害，因为电量只在以同一频率共振的线圈之间传害，因为电量只在以同一频率共振的线圈之间传输。但就像当初对无线网络和手机天线一样，对输。但就像当初对无线网络和手机天线一样，对于这种无线充电技术，很多人可能产生担忧。

2、于这种无线充电技术，很多人可能产生担忧。富士通的无线充电技术利用磁共振在充电器与设富士通的无线充电技术利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在充备之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振。富士通表示这一系统电器与设备之间形成共振。富士通表示这一系统可以在未可以在未 来得到广泛应用，例如针对电动汽车的来得到广泛应用，例如针对电动汽车的充电区以及针对电脑芯片的电量传输。采用这项充电区以及针对电脑芯片的电量传输。采用这项技术研制的充电系统所需要的充电时间只有当前技术研制的充电系统所需要的充电时间只有当前的一百五十分之一。的一百五十分之一。 当前的很多无线充

3、电系统依靠线圈之间的电磁感应，当前的很多无线充电系统依靠线圈之间的电磁感应，这种方式工作距离太短，设备需要放置在充电座上，这种方式工作距离太短，设备需要放置在充电座上，同时也会消耗大量电量。富士通的充电系统立基于同时也会消耗大量电量。富士通的充电系统立基于磁共振，电量可以在以同样频率发生共振的线圈之磁共振，电量可以在以同样频率发生共振的线圈之间进行无线传输。间进行无线传输。对于无线充电技术的对于无线充电技术的电磁辐射安全性，专电磁辐射安全性，专家认为其对人体是无家认为其对人体是无害的。害的。 无线充电技术概念无线充电技术概念无线充电技术，源无线充电技术，源于无线电力输送技于无线电力输送技术，利

4、用磁共振在术，利用磁共振在充电器与设备之间充电器与设备之间的空气中传输电荷，的空气中传输电荷，线圈和电容器则在线圈和电容器则在充电器与设备之间充电器与设备之间形成共振，实现电形成共振，实现电能高效传输的技术。能高效传输的技术。无线充电技术概要无线充电技术概要麻省理工学院的研究团队在麻省理工学院的研究团队在2007年年6月月7日美国日美国科科学学杂志的网站上发表了他们的研究成果。研究小杂志的网站上发表了他们的研究成果。研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功组把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住抓住”了了电磁波。他们利用铜制线圈作为电磁共振器，一团电磁波。他们利用铜制线圈作为电磁共振器，一团线

5、圈附在传送电力方，另一团在接受电力方。当传线圈附在传送电力方，另一团在接受电力方。当传送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到接受方，电力就实现了无线传导。这项被他们称到接受方，电力就实现了无线传导。这项被他们称为为“无线电力无线电力”的技术经过多次试验，已经能成功的技术经过多次试验，已经能成功为一个两米外的为一个两米外的60瓦灯泡供电。目前这项技术的最瓦灯泡供电。目前这项技术的最远输电距离还只能达到远输电距离还只能达到2.7米，但研究者相信，电源米，但研究者相信，电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只需要安装已经可以在这范围内为电池充电。而

6、且只需要安装一个电源，就可以为整个屋里的电器供电。一个电源，就可以为整个屋里的电器供电。富士通表示这一系统可以在未来得到广泛应用，例富士通表示这一系统可以在未来得到广泛应用，例如针对电动汽车的充电区以及针对电脑芯片的电量如针对电动汽车的充电区以及针对电脑芯片的电量传输。传输。利用共振原理利用共振原理“抓住抓住”电磁波电磁波 麻省理工学院的科研组不是第一个提出无线能量转麻省理工学院的科研组不是第一个提出无线能量转换的组织。科学家早在换的组织。科学家早在19世纪就发现了电磁转换现世纪就发现了电磁转换现象，从理论上说，电力可转化为通过无形的介质传象，从理论上说，电力可转化为通过无形的介质传播的电磁波

7、，实现电力的无线输送。但是电磁波向播的电磁波，实现电力的无线输送。但是电磁波向四面八方辐射，能量大量散失，因此四面八方辐射，能量大量散失，因此“无线输电无线输电”的研究始终进展不大。的研究始终进展不大。19世纪的物理学家和工程师世纪的物理学家和工程师尼古拉尼古拉特斯拉进行了远程无线能量转换系统实验，特斯拉进行了远程无线能量转换系统实验，但是当他的财力用尽后，这项最有野心的尝试但是当他的财力用尽后，这项最有野心的尝试(29米高的瓦登克莱弗塔米高的瓦登克莱弗塔)宣告失败。其他尝试包括激光宣告失败。其他尝试包括激光等定向能量转换机制。然而，它们与麻省理工学院等定向能量转换机制。然而，它们与麻省理工学

8、院的工作不同，这些都需要连续的可视线路，这对住的工作不同，这些都需要连续的可视线路，这对住宅周围的电力设施不好。宅周围的电力设施不好。 利用共振原理实现无线电力传输利用共振原理实现无线电力传输 麻省理工学院的这个系统利用了共振原理。当两个麻省理工学院的这个系统利用了共振原理。当两个物体的振幅相同时，它们传递能量的强度不会受到物体的振幅相同时，它们传递能量的强度不会受到周围事物的影响。周围事物的影响。两个共振线圈的横截面据英国广播公司据英国广播公司2007年年6月月19日报道，这个无线电日报道，这个无线电力传输不像现在的电力设备，它可以避免鼠巢的破力传输不像现在的电力设备，它可以避免鼠巢的破坏，

9、减少很多麻烦，因为它并不需要电线连接。研坏，减少很多麻烦，因为它并不需要电线连接。研究人员在究人员在科学科学杂志上对这种设备作了详细介绍。杂志上对这种设备作了详细介绍。在实验测试中，这个设备让距离它在实验测试中，这个设备让距离它2米米(7英尺英尺)的一的一盏盏80瓦电灯泡发出光亮。该装置被称作瓦电灯泡发出光亮。该装置被称作WiTricity，研究人员根据物理学原理研发了它，这种设备还适研究人员根据物理学原理研发了它，这种设备还适合为膝上型电脑等装置提供电源。合为膝上型电脑等装置提供电源。WiTricity利用的利用的是低频电磁波共振，而不是利用声学共振。在实验是低频电磁波共振，而不是利用声学共

10、振。在实验中，两个感应器都以中，两个感应器都以10兆赫的频率震动，产生共振，兆赫的频率震动，产生共振，让能量在两者之间传递。随着每一次共振，感应器让能量在两者之间传递。随着每一次共振，感应器中会有更多的电压产生。经过产生多次共振，感应中会有更多的电压产生。经过产生多次共振，感应器表面就会集聚足够的能量，让灯泡发出光亮。器表面就会集聚足够的能量，让灯泡发出光亮。利用共振原理实现无线电力传输利用共振原理实现无线电力传输 利用波长为利用波长为30米米(100英尺英尺)的低频电磁波具有安全的低频电磁波具有安全优势。通常用千兆赫兹优势。通常用千兆赫兹(更短的波长更短的波长)的手机时，会的手机时，会有电场

11、和磁场辐射同时产生，这个过程就是有电场和磁场辐射同时产生，这个过程就是 “远声远声场场”的一个典型特征，这种场是从振幅超过一个波的一个典型特征，这种场是从振幅超过一个波长的设备里产生的，如果振幅小于一个波长，产生长的设备里产生的，如果振幅小于一个波长，产生的将主要是磁场。人的身体对电场的反应很强烈，的将主要是磁场。人的身体对电场的反应很强烈，但是磁场不会对人体产生影响。根据身体对能量的但是磁场不会对人体产生影响。根据身体对能量的吸收，它对磁场的反应几乎为零。因此，这项设备吸收，它对磁场的反应几乎为零。因此，这项设备不会给人类带来任何明显的健康风险。不会给人类带来任何明显的健康风险。利用共振原理

12、实现无线电力传输利用共振原理实现无线电力传输 无线能量转换传输装置的工作原理无线能量转换传输装置的工作原理 利用利用 “共振共振”原理原理两个振动频率相同的物体能两个振动频率相同的物体能高效传输能量。高效传输能量。 1.输电线中的电能传入用铜制造的天线中。输电线中的电能传入用铜制造的天线中。2.天线以天线以10兆赫的波长振动，产生电磁波。兆赫的波长振动，产生电磁波。3.天线发出的能量传播到天线发出的能量传播到2米米(6.5英尺英尺)外。外。4.同样以同样以10兆赫的频率震动的膝上型电脑接收到电兆赫的频率震动的膝上型电脑接收到电流，能量充入设备中。流，能量充入设备中。5.没有转换成膝上型电脑的能

13、量不会被天线重新吸没有转换成膝上型电脑的能量不会被天线重新吸收。不能产生收。不能产生10兆赫共振的人和其他物体不会对它兆赫共振的人和其他物体不会对它产生干扰。产生干扰。测试应用测试应用 测试结果显示无线传输距离大约在测试结果显示无线传输距离大约在15厘米左右，但厘米左右，但富士通表示无线传输距离最终可实现几米远。富士通表示无线传输距离最终可实现几米远。 但需但需要指出的是，距离设备越远，传输中损耗的电量越要指出的是，距离设备越远，传输中损耗的电量越多。多。 富士通的系统与美国富士通的系统与美国Witricity公司研发的技术类似，公司研发的技术类似，两者同样利用磁共振传输电量，传输距离可达到几

14、两者同样利用磁共振传输电量，传输距离可达到几米远。米远。富士通演示：通过无线充电技术如何点亮两个灯泡富士通演示：通过无线充电技术如何点亮两个灯泡和一个风扇和一个风扇富士通的设计利用磁共振而不是更为传统的电磁感应富士通的设计利用磁共振而不是更为传统的电磁感应未来几年，无线充电技术将在我们的生活中普及并未来几年，无线充电技术将在我们的生活中普及并逐渐取代各种各样数码产品的充电器，它甚至可以逐渐取代各种各样数码产品的充电器，它甚至可以为你的电动汽车在街头充电。不久前全球首个推动为你的电动汽车在街头充电。不久前全球首个推动无线充电技术的标准化组织无线充电技术的标准化组织无线充电联盟无线充电联盟（Wir

15、eless Power Consortium）在北京宣布推出）在北京宣布推出首个无线充电标准首个无线充电标准Qi（读作（读作CHEE，寓意为，寓意为“生命生命能量能量”），该标准目前已引入中国，很多手机生产），该标准目前已引入中国，很多手机生产商也很看好该技术，将来可能会搭配无线充电器出商也很看好该技术，将来可能会搭配无线充电器出售手机，这意味着摆脱缠绕烦乱的充电线指日可待。售手机，这意味着摆脱缠绕烦乱的充电线指日可待。 真正实现充电器端口统一化真正实现充电器端口统一化 为避免不必要的浪费和产生更多的电子垃圾，中国为避免不必要的浪费和产生更多的电子垃圾，中国正在执行手机充电器端口统一标准化。但

16、对于无线正在执行手机充电器端口统一标准化。但对于无线充电技术来说，这一点将会得到最大程度的普及：充电技术来说，这一点将会得到最大程度的普及：不但手机可以使用，数码相机、不但手机可以使用，数码相机、iPone和和iPad、笔、笔记本也都可以一同分享这种充电设备。日本富士通记本也都可以一同分享这种充电设备。日本富士通甚至准备推出一个更为高级的技术，将这种成功从甚至准备推出一个更为高级的技术，将这种成功从便携式电子产品扩大到电动汽车充电中。富士通公便携式电子产品扩大到电动汽车充电中。富士通公司此举最终目的是在街头设置公用司此举最终目的是在街头设置公用“充电点充电点”，可，可以为便携数码设备以及电动汽

17、车用户实现更方便地以为便携数码设备以及电动汽车用户实现更方便地24小时全天候充电服务。除此之外无线充电器更聪小时全天候充电服务。除此之外无线充电器更聪明可节省耗能。虽然无线充电设备的效能接收在明可节省耗能。虽然无线充电设备的效能接收在70%左右，和有线充电设备相等，但是它具备电满左右，和有线充电设备相等，但是它具备电满自动关闭功能，避免了不必要的能耗。而且这个效自动关闭功能，避免了不必要的能耗。而且这个效能接收率在不断提高，很快将能达到能接收率在不断提高，很快将能达到98%。 无线充电技术投入量产指日可待无线充电技术投入量产指日可待 电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，电磁感应解决方案

18、在技术实现上并无太多神秘感，中国本土的比亚迪公司，早在中国本土的比亚迪公司，早在2005年年12月申请的非月申请的非接触感应式充电器专利就使用了电磁感应技术。飞接触感应式充电器专利就使用了电磁感应技术。飞利浦最新推出的电动牙刷和手机也使用了无线充电利浦最新推出的电动牙刷和手机也使用了无线充电技术。而使用无线电波为数码产品充电的技术公司技术。而使用无线电波为数码产品充电的技术公司POWERCAST也已与菲利浦公司签署了合作协议，也已与菲利浦公司签署了合作协议，准备推出相关产品。而麻省理工学院准备推出相关产品。而麻省理工学院(MIT)物理教授物理教授Marin Soljacic带领的研究团队为其取

19、名为带领的研究团队为其取名为WiTricity试验，由于使用的线圈直径达到试验，由于使用的线圈直径达到50cm，还无法实现商用化，如果要缩小线圈尺寸，接收功还无法实现商用化，如果要缩小线圈尺寸，接收功率自然也会下降。他们预计在未来几年内，最终开率自然也会下降。他们预计在未来几年内，最终开发出能够安全为笔记本电脑和其它设备的无线充电发出能够安全为笔记本电脑和其它设备的无线充电产品。产品。 无线充电联盟主席无线充电联盟主席Menno Treffers对对外表示，外表示，Qi无线充无线充电标准采用的是电电标准采用的是电磁感应技术，效率磁感应技术，效率更高。更高。 Qi无线充电标准标志无线充电标准标志

20、手机将内置充电接受器手机将内置充电接受器 并统一无线充电标准并统一无线充电标准 要实现手机等产品的无线充电，目前必须有两个部要实现手机等产品的无线充电，目前必须有两个部分：发射器，与电源连接，负责向广阔空间发射电分：发射器，与电源连接，负责向广阔空间发射电能；接收器，一般安装在电子产品上，用以接受电能；接收器，一般安装在电子产品上，用以接受电能。目前无线充电技术已经开始在手机产品中运用能。目前无线充电技术已经开始在手机产品中运用了。在今年年末或明年年初，无线充电接收器会充了。在今年年末或明年年初，无线充电接收器会充分分“瘦身瘦身”，成为手机产品中内置的无线充电接收，成为手机产品中内置的无线充电

21、接收芯片，只有指甲盖那么大。目前，诺基亚、飞利浦、芯片，只有指甲盖那么大。目前，诺基亚、飞利浦、LG、三星、索尼爱立信等众多国际知名手机厂商都、三星、索尼爱立信等众多国际知名手机厂商都很支持这一技术，无线充电器也有可能会与手机一很支持这一技术，无线充电器也有可能会与手机一起捆绑进行销售。起捆绑进行销售。 BlackBerry黑莓与黑莓与Energizer劲量等劲量等执行执行Qi标准的概念充电设备标准的概念充电设备无线充电覆盖范围小无线充电覆盖范围小 电能转化率比直充电低电能转化率比直充电低就目前来说，无线充电器还无法达到无线网络那么就目前来说，无线充电器还无法达到无线网络那么大范围的覆盖率，虽

22、然充电板和接收器是两个部分，大范围的覆盖率，虽然充电板和接收器是两个部分，但是彼此还是不能分开太远，不然充电效率会大幅但是彼此还是不能分开太远，不然充电效率会大幅下降甚至无法充电。除此之外，无线充电器充电的下降甚至无法充电。除此之外，无线充电器充电的转化率比起有线充电器来说，要低了不少，目前最转化率比起有线充电器来说，要低了不少，目前最高只能达到高只能达到70%。但这已经是很不错的效果了。因。但这已经是很不错的效果了。因此，虽然在现阶段可能没法大规模普及，但是无线此，虽然在现阶段可能没法大规模普及，但是无线充电器将成为一个新的发展方向。磁共振方法在理充电器将成为一个新的发展方向。磁共振方法在理

23、论上虽然不错，不过在实际设计中还是遇到了很多论上虽然不错，不过在实际设计中还是遇到了很多麻烦。不仅寄生电容和外部磁场，甚至连接受设备麻烦。不仅寄生电容和外部磁场，甚至连接受设备都能干扰到充能电磁场，从而影响充电效率。此外，都能干扰到充能电磁场，从而影响充电效率。此外，越小的设备越会受到外部因素的影响，使得这项技越小的设备越会受到外部因素的影响，使得这项技术很难应用到移动电话中。无线充电技术眼下仅可术很难应用到移动电话中。无线充电技术眼下仅可在在2米范围内为小电器充电。研究人员希望，把有米范围内为小电器充电。研究人员希望，把有效充电距离增大至效充电距离增大至30米。米。 无线充电的先驱无线充电的先驱Palm美国美国 Palm公司是美国老牌智能手机厂商，它最早将无线充电公司是美国老牌智能手机厂商，它最早将无线充电应用在手机上。它推出的充电设备应用在手机上。它推出的充电设备“触摸石触摸石”，就可以，就可以利用电磁感应原理无线为手机充电。利用电磁感应原理无线为手机充电。 海尔中国海尔中国 海尔推出的概念性海尔推出的概念性“无尾电视无尾电视”，不需要电源线、信号，不需要电源