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具备这四个特征,才有资格称为下一代无线充电技术

时间:2019-05-23 作者:夏菲 阅读:
在技术上有突破之后,其应用场景就有了无线的想象空间。那么是不是可以从原来比较有限的市场应用,逐步拓展到多场景无线充电自由能量供应的应用上去?有没有可能在比较多的场景里都进行无线充电自由能量获取的应用呢?

由ASPENCORE旗下EET电子工程专辑、EDN电子技术设计、ESMC国际电子商情、机器人网主办的《创源2019国际电子产业链资源对接大会》于2019年5月23日在深圳举行。卡珀林智能科技董事长李云辉从能源角度,信息、大数据、人工智能算法等角度分享了下一代无线充电技术带来的商机。

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无线技术应用体验局限大

一百多年前伟大的发明家、科学家特斯拉提了出无线充电自由能量概念,但初步应用是在2007年MIT的实验,点燃了无线充电的新浪潮。直到2017年左右,苹果和宝马对无线充电技术的引入标志了该技术达成工业应用。

自此,无线技术开始应用于电动汽车、嵌入式医疗设备、室内无线传能环境等领域。

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但总结各领域的无线技术的使用实践经验发现,当下无线能量传输,能量的获取还是束缚非常大,即使当下市场上已经有小功率的手机无线充电产品面世,但其使用体验仍不如人意。因此市场迫切需要“下一代无线充电技术”来实现无线充电技术“实现无线化、移动化的能源自由接入”的初衷。可见,技术的发展还需要一定的周期,当下的无线充电还面临许多的技术壁垒。

三类无线充电技术对比

现有的无线充电技术,虽然充电可以充,但还是存在缺陷。为什么大家都感觉无线充电很好,但市场空间没有打开,还是有技术原因。比如充电距离,使用距离非常短,位置的移动性非常差,包括局限性比较多,能不能给多个设备同时供电,可不可以在大范围里给多部手机同时供电,边玩边充。当前的无线充电技术还是有一定的局限性。

李云辉按将无线充电技术分为三种:磁感应耦合(QI标准)、磁共振耦合(Airfuel标准)、磁近场调控进行了对比。

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磁感应耦合(QI标准):因其在安全性和稳定性,以及成本上的一定优势,而成为当下商用最为广泛的技术,但其使用的密绕线圈难与集成,热耗散差,两线圈之间无线电能传输效率会随着增加和角度变化急剧衰减,并且位置的偏移也会对效率又巨大影响,而所有这些不利因素都来源于磁场的迅速发散。换而言之,该技术存在传输效率低、传输距离短、位置固定的缺点。

磁共振耦合(Airfuel标准):利用两线圈之间的共振增加磁场之间的耦合,而其共振率会严重依赖于两个线圈之间的相对位置。并且,该技术缺乏对磁场空间分布的调控能力。换而言之,该技术虽然可以实现移动无线充电的目的,但可移动的同时也存在效率不稳定/待机功率高的问题,还存在电路及元件发热问题。

磁近场调控:卡柏林创新研发的智能无线充电技术,在磁共振耦合技术的基础上,特别加入磁场分布智能调控技术来实现的磁场的精确控制。在无线充电的基本物理原理上,有些独特的特点:具有磁场精确控制的能力,把原来空间里倾向于发散的磁场收拢起来,收到比较狭小的空间,这样就可以使得接收端做到小型化,包括在大的范围里给小的负载进行供电、移动化等等都有可能性。此外,全pcb设计使其体积轻薄,能量传输效率高(~70%),可实现较远充电距离,且移动式系统稳定、待机功率低(0.01w左右)。

通过以上三种技术的对比,李云峰总结出了下一代无线充电技术应具备四个特征:

  1. 超距输电:小功率应满足5-20厘米的远距充电,大功率应做到30厘米以上的充电需求。
  2. 多负载:一对多、小型化、多功率段
  3. 动态充电:大自由度、快速响应、稳定保护
  4. 超低待机功耗:待机功耗低,空载时接近零损耗,带来增强的产品安全性及电磁兼容性。

即将引燃五大无线充电应用

在技术上有突破之后,其应用场景就有了无线的想象空间。那么是不是可以从原来比较有限的市场应用,逐步拓展到多场景无线充电自由能量供应的应用上去?有没有可能在比较多的场景里都进行无线充电自由能量获取的应用呢?

李云峰表示:下一代无线充电技术特征的技术,即将引爆无线充电市场中的五大应用:

1、移动智能设备:传统的标准无线接收发射线圈,几乎不可能有效的导入到如蓝牙耳机等1-30瓦的小型可穿戴设备领域里,但通过卡柏林智能无线充电的磁场精确控制特点,就有可能把能量导入进来。手机、手表,可以提供大面积、多负载、可移动充电的比较好的使用体验。

2、智能设备及小家电:WIFI的普及使智能设备摆脱了网线的束缚,但仍摆脱不了电源线“阴霾”。 但通过大面积发射、小面积接收、多负载、移动式的无线充电,就可把所有的充电负载都通过无线方式接入能量。所有的智能设备都在一个桌面上统一进行能源管理,省去了非常多电路接口。

3、厨卫家电:家居环境中,厨卫功率需求略微大,高达1000-3000瓦,它需要对多负载同时进行供电,而且卡珀林所能提供的方案是做到和位置关系不大的比较自由的充电。

4、商业机器人应用:当下的仓储物流机器人及仓储无人机应用颇受关注,但其续航仍待进一步改进。下一代无线充电技术达到一定成熟度之后,能在地面做铺设,大功率边走边充,给仓储货运无人机和无人小车一个动态的稳定、连续的充电,可能是终极理想状态。

5、对未知领域的探索:水下、矿下以及医疗应用场景仍值得思考。

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
夏菲
电子技术设计(EDN China)助理产业分析师
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