无线充电

✍ dations ◷ 2024-12-23 23:18:49 #电子学术语,无线能量转移

无线充电,又称作感应充电、非接触式感应充电,是利用近场感应,也就是电感耦合,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。基本上由于充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量,两者之间不需使用电线连接,因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。那样就比有线充电更为方便。

尼古拉·特斯拉认为可以用特斯拉线圈实现无线供电。但实验没有成功。

1978年,美国发明家约翰·乔治·博格尔开始尝试给电动汽车进行无线充电。

1989年,日本八电子提出了与WiTricity的磁耦合谐振原理完全相同的电路。

1993年,日本大福公司实现了世界上第一起非接触式供电和输送系统。其理论基础来自奥克兰大学约翰·博伊斯的理论。

1994年,村田制造公司的开发商宣布“磁耦合谐振技术”。

2006年11月,麻省理工学院(MIT)的马林·索尔贾希克成功了2米传输实验。

2009年1月,WiPower公司制定磁共振标准“A4WP”,支持高达50W的功率传输,距离可达5厘米,功率传输频率为6.78 MHz。

2010年7月,无线电力联盟(WPC)制定磁感应标准“Qi”。制定了5W或更小的移动终端的标准。

2012年1月,IEEE发布根据IEEE标准协会(IEEE-SA)的PMA磁感应标准,行业组成电力事务联盟(PMA)。该标准与Qi相似,主要建置一套安全,节能的感应电源标准,并进行智能电源管理。

2015年9月,A4WP与PMA无线充电组织合并成AirFuel Alliance,推动统一无线充电标准。

2019年2月,集成了WiTricity技术与Qualcomm Halo(来自奥克兰大学的Halo IPT)技术。

自 2015 年 PMA 与 A4WP 合并之后,目前无线充电剩下两大标准.

WPC 理事会成员:AirCharge, ConvenientPower, Delphi Automotive, Fulton Innovation, Haier(海尔), HTC(宏达电子), Integrated Device Technology, Leggett & Platt, LG Electronics(乐金电子), MediaTek(联发科), Nokia(诺基亚), NXP, Panasonic(松下), Philips(飞利浦), PowerbyProxi, Qualcomm(高通), Robert Bosch, Rohm, Samsung Electro-Mechanics(三星电机), Sony(索尼), STMicroelectronics, Texas Instruments(德州仪器), Toshiba(东芝), Verizon Wireless.

AFA 理事会成员:AT&T, Dell, Duracell, Energous, Flextronics, Gill Electronics, Integrated Device Technology Inc., MediaTek Incorporated, ON Semiconductor, Powermat, Qualcomm Technologies, Samsung Electronics, Samsung Electro-Mechanics, Starbucks, WiTricity Corp.

A4WP 及 PMA 合并成为 AirFuel 联盟 之后,其内部存在两个不同的标准,进行双模发展解决方案并提出认证计划,尝试让两种标准一起发展在不同的应用环境,未来将整合磁共振与磁感应技术,推动无线充电统一标准。

AirFuel Resonant 指的是原先 A4WP 的标准、AirFuel Inductive 则是指原先 PMA 的标准。而 WPC 的 Qi标准与 AirFuel Inductive 的标准相似程度很高,因此无论充电器还是接收器要同时相容于这两个标准并不困难。但这两个标准与 AirFuel Resonant 完全不同,WPC Qi 和 AirFuel Inductive 为磁感应技术、AirFuel Resonant 是磁共振技术,两者原理完全不一样,因此无论充电器还是接收器要同时相容于这两个技术就非常困难。

目前市面上内建无线充电功能的智能手机几乎都同时相容于 WPC Qi 及 AirFuel Inductive,如三星的 Galaxy S6、S6 Edge、S7、S7 Edge,而充电器则绝大多数支援 WPC Qi 及 AirFuel Inductive,支援 AirFuel Resonant 的充电器及接收器则非常少见,但 AirFuel Resonant 的磁共振技术充电效率较佳且支援多设备充电。

原本无线充电是由三大族群分庭抗礼,然而当其中A4WP及PMA合并成为AirFuel后,整个竞争市场布局将会彻底改观,这场龟兔赛跑即将在不久的未来见真章,尤其在2015年4月日本的英特尔科技论坛(Intel Developer Forum,又称为英特尔开发者论坛)针对无线充电所举办的亚太区发表会,改写无线充电的历史定位(因为所有电脑无线化及全面使用A4WP后),台湾的媒体却仍将Qi和AirFuel混为一谈而误导社会大众时,的确值得社会大众关注此一议题。

无线充电族群中,当英特尔(Intel)宣布加入无线充电联盟(Alliance for Wireless Power;A4WP),与博通(Broadcom)、Gill Industries、IDT、高通(Qualcomm)、三星电子(Samsung Electronics)以及三星电机(Samsung Electro-Mechanics)等公司一样成为A4WP的董事会成员之一后;并根据CNET和PCWorld报导,英特尔(Intel)研发无线科技,可以让电脑摆脱所有的电源线、转接线,新科技预定2016年问市。英特尔并在2014年6月4日在台北国际电脑展表示,搭载“Skylake”芯片的装置将可以无线充电、无线传输数据。这个平台将采用WiGig传输技术,能无线连接台式电脑、显示器、鼠标、键盘等,不再需要接线连接各种装置。该公司并表示最快2015年无线模组可整合进电脑内。然而为了提升移动设备的无线充电效率,并让小型电子产品以外的装置,如笔记型电脑、平板电脑等产品,皆能享有无线充电功能,A4WP日前正式发布电力传输功率可达50瓦的无线充电标准,成为三大标准阵营中,首个传输功率可达5瓦以上的标准。

至于属于PMA联盟的金顶电池(Duracell),打算花费数亿美元的成本,为麦迪逊广场花园和达美航空贵宾室打造无线充电设备。星巴克(Starbucks)和麦当劳(McDonald’s)也计划在店内设置无线充电板,提供顾客可在店内充电的便利性,这将带动无线充电市场的快速成长。现阶段消费者购买商品时,应该开始担心所选购的产品会不会在日后被淘汰。

PMA和A4WP签署初步协议,并在2015年CES展宣布合并讯息,并在同年6月宣布整并完成,实现各自标准优势的同时相容对方标准。这意味今后PMA和A4WP的充电设备将可通用,这对双方乃至整个无线充电产业而言都是一件好事。在双方结盟之后,PMA将会获得A4WP的优势,亦即可在一座充电器下同时给多个设备无线充电。双方都在PMA开放式的API网络基础上管理和相容充电点,所以在商用市场进展较慢的A4WP则可以获得遍布于星巴克以及麦当劳等地的充电热点,如此看来,此举对两者及市场普及化都是十分有益的一场合作。

目前市场上至少有四种不同的无线充电技术,试图争抢市场上数十亿台新一代移动设备的电源商机,而分析师预期,到2018年,该技术领域的赢家将可主宰市场规模达7亿台装置的无线充电市场。

2016 年 5 月,Intel 宣布退出 AirFuel,为整个市场投下了震撼弹,原本以为 AirFuel 将击败 WPC 联盟所制定的 Qi 标准,没想到形势在一夜之间产生了变化,而 Qualcomm 似乎也悄悄地降低了投入,于是,这场标准战争,又陷入了泥沼。

在Techno Frontier 2017 欧姆龙展位展示的“第二共振”技术,即使线圈轴线偏移了10厘米,也保持了90%左右的效率。关键是仅在次级侧构建谐振电路。如果构造在初级侧和次级侧,传送距离变长,但是如果线圈的轴线移动,则效率极低。

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