模块化无线充电产品设计文献综述

 2022-04-15 20:56:10

无线充电模块设计

文献综述

  1. 研究的背景

1.1无线充电器的定义和作用

早在1978年,美国发明家约翰·乔治·博格尔就已经开始尝试给电动汽车进行无线充电了。科技领域对无线充电技术探索的热情从未停止,直到2006年11月,麻省理工学院(MIT)研究团队在美国《科学》杂志网站上发表了其研究成果。该研究小组把共振运用于电磁波的传输上从而成功“抓住”了电磁波。这项被他们称为“无线电力”的技术,经过多次试验,已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。这项技术的最远输电距离还只能达到2.7米,但研究者相信,电源已经可以在这范围内为电池充电。而且只需要安装一个电源,就可以为整个屋里的电器供电。“2米传输”实验的成功极大激发了人们探索在各种应用场景进行无线充电的实验兴趣。无线充电技术发展至今,已然成为许多的小型电子产品的充电解决方案,从手机,Pad,智能手表等智能产品到电动牙刷,电动剃须刀等小型家电,都开始配备甚至应用起无线充电技术了。同时,全球通讯以及IT界的新贵们也将“触角”伸向了电动车无线充电的新领域。特斯拉、沃尔沃、奥迪、宝马、奔驰等传统汽车都已经开始研发或测试旗下电动车的无线充电系统。无线充电技术日趋成熟,是未来电子设备的主要充电解决方案。

具体来说,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。

目前市场上的手机无线充电器用的无线充电技术是源于无线电能传输技术,是完全不借助电线,利用磁铁为设备充电的技术。它有五种充电标准:Qi标准、PMA标准、A4WP标准、iNPOFi技术、Wi-Po技术。自 2015年PMA与4WP合并之后,目前无线充电剩下两大标准:Wireless Power Consortium (WPC)的Qi标准和AirFuel Alliance(AFA)的AirFuel Resonant(A4WP标准)和AirFuel Inductive(PMA标准)。

其主要通过三种方式实现,即电磁感应、无线电波、以及共振作用。

1.2 我国无线充电器产业现状

中投顾问发布的《2017-2021年中国无线充电行业深度调研及投资前景预测报告》内容显示,无线充电技术发展起步于20世纪70年代中后期,80年代在新型材料及相关技术的推动下开始逐步发展。在经历了第一阶段技术孕育期之后,90年代开始进入无线充电的初期稳定发展,专利年申请数量开始缓慢增长。

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