無線充電技術(shù)知識講座

1、無線充電技術(shù)與未來能源主講人： 薛靜云2017.9.27任何一種給人們帶來方便的技術(shù)都會受到大家的歡迎。無線充電技術(shù)的到來，讓智能手機拜托了最后一條線纜的羈絆，我們能預(yù)見到無線充電將成為主流的應(yīng)用方式，傳統(tǒng)的充電線纜則會成為必要的補充。你不可能充滿遇見地將生命中的點點滴滴串聯(lián)起來。只有在你回頭看的時候，你才會發(fā)現(xiàn)這些點點滴滴的聯(lián)系，所以你要堅信，你現(xiàn)在所經(jīng)歷的一切都將或多或少與你的未來產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。你必須相信某些東西，你的決心、命運、生活、因緣際會等等。這種信仰從來沒有讓我感到失望、相反它讓人生變得與眾不同。 史蒂夫.喬布斯蘋果在今年秋季發(fā)布會上為我們帶來了 3 款新品 iPhone，分別是 iP

2、hone 8、iPhone 8 Plus 以及 iPhone X，并且 3 款新機都支持無線充電功能蘋果還特意推出了一款名為“AirPower”的無線充電底座，根據(jù)蘋果官網(wǎng)的信息介紹，只要將 iPhone、Apple Watch 和 AirPods 隨手放在充電底座上，便可為它們無線充電三款蘋果手機9月13日之前，曾有傳聞表示蘋果三款新iPhone將搭載 Energous 公司的 WattUp 無線充電技術(shù)，這使得它們可能具備遠距離無線充電功能。不過遺憾的是，在上周的蘋果發(fā)布會上，三款新iPhone并沒有加入這項技術(shù)。三款蘋果手機盡管iPhone 8/8 Plus以及iPhone X都支持無線

3、充電，但它們所使用的是常見的Qi無線充電標準，這也就意味著這三款新iPhone必須要貼著充電底座才能實現(xiàn)無線充電。那么想在iPhone上不貼著充電墊實現(xiàn)無線充電，是不是還得再等幾年？無線充電技術(shù)的發(fā)展正在飛速進行。三款蘋果手機目 錄 CONTENTS無線充電技術(shù)介紹發(fā)展歷程在汽車中的應(yīng)用未來發(fā)展1324無線充電技術(shù)（英文：Wireless charging technology；Wireless charge technology ）源于無線電能傳輸技術(shù)，可分為小功率無線充電和大功率無線充電兩種方式。小功率無線充電常采用電磁感應(yīng)式，如對手機充電的Qi方式，但中興的電動汽車無線充電方式采用的感應(yīng)

4、式。大功率無線充電常采用諧振式（大部分電動汽車充電采用此方式）由供電設(shè)備（充電器）將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對電池充電，并同時供其本身運作之用。由于充電器與用電裝置之間以磁場傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此充電器及用電的裝置都可以做到無導(dǎo)電接點外露。一、無線充電技術(shù)介紹1890年，物理學(xué)家兼電氣工程師尼古拉特斯拉（NikolaTesla）就已經(jīng)做了無線輸電試驗，實現(xiàn)了交流發(fā)電。磁感應(yīng)強度的國際單位制也是以他的名字命名的。特斯拉構(gòu)想的無線輸電方法，是把地球作為內(nèi)導(dǎo)體、地球電離層作為外導(dǎo)體，通過放大發(fā)射機以徑向電磁波振蕩模式，在地球與電離層之間建立起大約8Hz的低頻共振，再

5、利用環(huán)繞地球的表面電磁波來傳輸能量。但因財力不足，特斯拉的大膽構(gòu)想并沒有得到實現(xiàn)。后人雖然從理論上完全證實了這種方案的可行性，但世界還沒有實現(xiàn)大同，想要在世界范圍內(nèi)進行能量廣播和免費獲取也是不可能的。因此，一個偉大的科學(xué)設(shè)想就這樣胎死腹中。二、無線充電技術(shù)發(fā)展歷程2007年6月7日，麻省理工學(xué)院的研究團隊在美國科學(xué)雜志的網(wǎng)站上發(fā)表了研究成果。研究小組把共振運用到電磁波的傳輸上而成功“抓住”了電磁波，利用銅制線圈作為電磁共振器，一團線圈附在傳送電力方，另一團在接受電力方。傳送方送出某特定頻率的電磁波后，經(jīng)過電磁場擴散到接受方，電力就實現(xiàn)了無線傳導(dǎo)。這項被他們稱為“無線電力”的技術(shù)經(jīng)過多次試驗，已

6、經(jīng)能成功為一個兩米外的60瓦燈泡供電。這項技術(shù)的最遠輸電距離還只能達到2.7米，但研究者相信，電源已經(jīng)可以在這范圍內(nèi)為電池充電。而且只需要安裝一個電源，就可以為整個屋里的電器供電。二、無線充電技術(shù)發(fā)展歷程2014年2月，電腦廠商戴爾加盟了A4WP陣營，當(dāng)時，陣營相關(guān)高層就表示，會對技術(shù)進行升級，支持戴爾等電腦廠商的超極本進行無線充電。市面上的傳統(tǒng)筆記本電腦，大部分電源功率超過了50瓦，不過超極本使用了英特爾的低功耗處理器，將成為第一批用上無線充電的筆記本電腦。在此之前，無線充電技術(shù)，一直只和智能手機、小尺寸平板等“小”移動設(shè)備有關(guān)。不過，無線充電三大陣營之一的A4WP（“無線充電聯(lián)盟”）日前宣

7、布，其技術(shù)標準已經(jīng)升級，所支持的充電功率增加到50瓦，意味著筆記本電腦、平板等大功率設(shè)備，也可以實現(xiàn)無線充電。最近，有幾家公司已經(jīng)生產(chǎn)出無線充電的手機、最近，有幾家公司已經(jīng)生產(chǎn)出無線充電的手機、mp3mp3、便攜式電腦。、便攜式電腦。二、無線充電技術(shù)發(fā)展歷程三、無線充電技術(shù)的應(yīng)用汽車行業(yè)太空發(fā)電生物醫(yī)學(xué)1. 1.電動汽車無線電動汽車無線充電技術(shù)研究背景充電技術(shù)研究背景中國新能源汽車政策進程中國新能源汽車政策進程www. v-電動汽車無線電動汽車無線充電技術(shù)研究背景充電技術(shù)研究背景新能源汽車（乘用車及輕型商用車）示范推廣補助標準（萬元新能源汽車（乘用車及輕型商用車）示范推廣補助標準（萬元/ /每

8、輛）每輛） www. v-電動汽車無線電動汽車無線充電技術(shù)研究背景充電技術(shù)研究背景傳統(tǒng)汽車和純電動汽車節(jié)能減排比較傳統(tǒng)汽車和純電動汽車節(jié)能減排比較無線充電技術(shù)研究背景日駛?cè)振偅ü铮ü铮?油耗油耗（L/100Km）電耗電耗（度）（度）日成本日成本（元）（元）年節(jié)約年節(jié)約（元）（元）CO2減排減排（噸）（噸）傳統(tǒng)公交車24027434傳統(tǒng)私家車30918純電動公交車240901309100044純電動私家車30193.443001.8燃料電池燃料電池技術(shù)瓶頸：技術(shù)瓶頸：1.H21.H2的制取、存儲的制取、存儲、運輸難題。、運輸難題。2. 2. 催化劑選取困難催化劑選取困難，成本太高。，成本太

9、高。純電動汽車純電動汽車 目前更多的是發(fā)目前更多的是發(fā)展電動汽車展電動汽車電動汽車電動汽車電動汽車無線電動汽車無線充電技術(shù)研究背景充電技術(shù)研究背景1普通充電普通充電 多為交流充電，電壓多為交流充電，電壓220V220V或或380V380V，一次需要，一次需要8- 8-1010小時充滿。小時充滿。 一個有一個有1010個位置的電站個位置的電站一天一天 充充3030輛汽車，輛汽車，1010萬輛萬輛汽車需多少個充電站？汽車需多少個充電站？占用多少占用多少城市用地城市用地？2快速充電快速充電 多為直流充電，一次充電多為直流充電，一次充電需要需要10-2010-20分鐘左右。分鐘左右。 10 10分鐘左

10、右把分鐘左右把35Kw35Kw的電的電池充電完畢大約需要池充電完畢大約需要250Kw250Kw的充電功率，是一的充電功率，是一個辦公大樓用電負荷的個辦公大樓用電負荷的5 5倍倍，不可能在家充！一個充，不可能在家充！一個充電站開電站開4 4個充電機，功率就個充電機，功率就能達到能達到“兆瓦兆瓦”級，是個級，是個難題！難題！3電池更換電池更換 更換電池，時間短，能保更換電池，時間短，能保證汽車的正常行駛。證汽車的正常行駛。 電池組電池組標準化標準化比較困難，比較困難，電池組心就問題難以解決電池組心就問題難以解決。電動汽車無線電動汽車無線充電技術(shù)研究背景充電技術(shù)研究背景傳統(tǒng)電動汽車傳統(tǒng)電動汽車充電模

11、式及其存在的問題充電模式及其存在的問題www. v-同時充電的汽車數(shù)目有限同時充電的汽車數(shù)目有限戶外有線充電樁易受到侵害戶外有線充電樁易受到侵害建專用充電站占用大量用地建專用充電站占用大量用地電動汽車無線電動汽車無線充電技術(shù)研究背景充電技術(shù)研究背景充電樁充形式的缺點及其解決辦法充電樁充形式的缺點及其解決辦法 電動汽車充電站及充電樁電動汽車充電站及充電樁www. v-電動汽車無線電動汽車無線充電技術(shù)研究背景充電技術(shù)研究背景無線充電式充電站無線充電式充電站www. v-電動汽車無線電動汽車無線充電技術(shù)研究背景充電技術(shù)研究背景 無線充電式停車場無線充電式停車場www. v-電動汽車無線電動汽車無線充

12、電技術(shù)研究背景充電技術(shù)研究背景www. v- 無線輸電無線輸電頻率相同的共振耦合現(xiàn)象頻率相同的共振耦合現(xiàn)象電流震蕩：電流震蕩：7 7兆赫兆赫范圍：范圍：1 1米米傳輸效率：傳輸效率：80%80%2.電動汽車無線充電技術(shù)工作原理 電子產(chǎn)品充電電子產(chǎn)品充電www. v-電動汽車無線充電技術(shù)工作原理松下產(chǎn)品松下產(chǎn)品無線電源聯(lián)盟無線電源聯(lián)盟www. v-電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)式式電動汽車無線充電技術(shù)工作原理磁磁場共振式場共振式無線電波式無線電波式三種無線充電充電方式 電磁感應(yīng)式充電電磁感應(yīng)式充電www. v-電動汽車無線充電技術(shù)工作原理電磁感應(yīng)初級線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次級線圈鐘產(chǎn)生一定的電流

13、，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端 電磁感應(yīng)式充電系統(tǒng)框圖及應(yīng)用電磁感應(yīng)式充電系統(tǒng)框圖及應(yīng)用www. v-電動汽車無線充電技術(shù)工作原理 無線電波無線電波式充電式充電www. v-電動汽車無線充電技術(shù)工作原理基本原理類似于早期使用的礦石收音機，主要有微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，如圖，接收電路，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負載作出調(diào)整的同時保持穩(wěn)定的直流電壓。 Powercast公司研制出可以將無線電波轉(zhuǎn)化成直流電的接收裝置，可在約1米范圍內(nèi)為不同電子裝置的電池充電。 磁場共振磁場共振www. v-電動汽車無線充電技術(shù)工作原理原理由能量發(fā)送裝置，和能量接收裝置組成，當(dāng)兩個裝置調(diào)整到相

14、同頻率，或者說在一個特定的頻率上共振，它們就可以交換彼此的能量。 磁場共振式充電應(yīng)用磁場共振式充電應(yīng)用www. v-電動汽車無線充電技術(shù)工作原理 電動汽車無線充電系統(tǒng)實際結(jié)構(gòu)及原理圖電動汽車無線充電系統(tǒng)實際結(jié)構(gòu)及原理圖www. v-電動汽車無線充電技術(shù)工作原理 系統(tǒng)由位于汽車外部主級電路和位于汽車的內(nèi)部的次級電路、整流器以及驅(qū)動系統(tǒng)構(gòu)成。通常在充電的時候，帶有扁平鐵芯的主級線圈，即耦合器，是通過手動的方式被插在次級鐵芯中一個縫隙處，這樣，能量就能夠從安置在底層的主級電路被轉(zhuǎn)換到電池中。電動汽車無線充電技術(shù)應(yīng)用實例 感應(yīng)充電觀光車感應(yīng)充電觀光車www. v-韓國首爾一座游樂園內(nèi)試運行一種新型電車

15、。這種電車在鋪有電感應(yīng)條的路面上行駛時可“無線”充電，不像傳統(tǒng)電車需通過路軌或頭頂電線獲得電力。 印度無線充電車印度無線充電車(REVANXG)(REVANXG)www. v-電動汽車無線充電技術(shù)應(yīng)用實例REVANXG則是一款雙門運動車型，擁有玻璃車頂，最高時速達130公里，一次充電可持續(xù)行駛200公里，這款車預(yù)計2011年上市。 日產(chǎn)魔方電動車日產(chǎn)魔方電動車www. v-電動汽車無線充電技術(shù)應(yīng)用實例采用了可在供電線圈和受電線圈之間提供電力的電磁感應(yīng)方式.即將一個受電線圈裝置安裝在汽車的底盤上，將另一個供電線圈裝置安裝在地面，當(dāng)電動汽車駛到供電線圈裝置上，受電線圈即可接受到供電線圈的電流，從而

16、對電池進行充電。目前，這套裝置的額定輸出功率為10kW，一般的電動汽車可在7-8小時內(nèi)完成充電。www. v-電動汽車無線充電技術(shù)應(yīng)用實例 日本無線充電式混合動力巴士日本無線充電式混合動力巴士電磁感應(yīng)式，供電線圈是埋入充電臺的混凝土中的。車開上充電臺后，當(dāng)車載線圈對準供電線圈后（重合），車內(nèi)的儀表板上有一個指示燈會亮，司機按一下充電按鈕，就開始充電。www. v-電動汽車無線充電技術(shù)應(yīng)用實例 日本無線充電式混合動力巴士結(jié)構(gòu)日本無線充電式混合動力巴士結(jié)構(gòu)未來電動汽車無線充電技術(shù)展望 遠程無線充電遠程無線充電www. v-1997年由美國的羅納德佩里斯等研究人員在底特律汽車工程師協(xié)會展覽會上提出。具體方案為：佩里斯設(shè)想利用一臺無線發(fā)射器將電能轉(zhuǎn)換成一種符合現(xiàn)行美國技術(shù)標準的特殊的微波束給移動中的電動汽車充電，汽車只要進入發(fā)射器工作范圍，用安裝在車頂?shù)膶Ｓ媒邮仗炀€接收微波束即可。這樣，給車輛充電就像使用車載電話一樣方便。應(yīng)用：市內(nèi)的公共電車上，發(fā)射器就安裝在公共汽