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2012年,三星的旗舰机型GalaxyS3、LG的OptimusLTE2、诺基亚Lumia920等无线充电手机掀起的热销狂潮还未退去,在“2012中国国际信息通信展”上,WPC更是一口气展出了超过70款支持Qi标准的无线充电产品,赚足了用户的眼球。未来几年,一种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,甚至可以为你的电动汽车在街头充电。它就是Qi无线充电技术。
电磁感应技术成熟
只要是学过电气工程学的人,对于尼古拉·特斯拉这个名字应该不会陌生,这位美籍塞尔维亚裔科学家在1891年发明的特斯拉线圈通过电磁共振原理实现了人类最早的无线能量传输,并为随后一百多年的无线充电技术的发展奠定了理论基础。
目前无线电力传输领域已经出现了几种相对成熟的技术方案:其一是电磁感应式,这也是目前最为常见的无线电力传输方式,通过发射端和接收端的线圈相互感应产生电流,从而实现电力传输;其二是电磁共振式,这是一种目前正在研究中的无线电力传输方式,其原理是将能量发送和接收装置调整到相同的频率或者特定的频率上实现共振,从而在它们之间实现能量的彼此交换;其三是无线电波式,这也是一种技术相对成熟的无线电力传输方式,其原理与早期使用的矿石收音机相类似,即利用微型高效接收电路捕捉从障碍物反射回来的无线电波,然后将之转换为稳定的直流电压。
在以上几种无线电力传输技术方案中,基于电磁感应原理的无线充电技术产业化发展最为成熟。
电磁感应是Qi甩掉大尾巴的关键
无线充电器的工作原理利用的是法拉第电磁感应,当电流通过线圈之后便会产生出磁场,而产生的磁场又会形成电压,有了电压之后便会产生电流,有了电流便可以充电。无线充电器便是这样摆脱电线的束缚的。目前最为常见的无线充电解决方案主要是电磁感应,通过初级和次级线圈感应产生电流,从而将能量从传输段转移到接收端。
根据这一原理,无线充电使用的充电座和手机分别内置了线圈,使二者靠近便开始从充电座向手机供电。
为了提高充电的效率,需要两个线圈相互对齐,不产生偏移。为了达到这一目的,充电座内部的线圈还带有驱动装置,可在平面内自由移动,可以自动检测手机的放置位置,并将线圈移动到该位置,使两个线圈位置相一致。
Qi无线充电技术需要让被充电设备在2.54厘米范围之内,即近磁场无线充电。然而,考虑到无线充电的便利性,远距离充电更具有卖点。目前,业界已经着手进行相关的研究,预计大功率无线充电的传输距离可达5米左右。
无线充电技术疑问待解
就像现在人们对Wi-Fi无线信号和手机天线杆是否有干扰和辐射等副作用一样,对于刚出现的这种无线充电技术,人们仍然有很多安全疑问,比如其是否会产生电磁辐射,是否会有使用限制和令数码产品价格增加等担忧。对于最核心的安全问题,专业人士认为从理论上说,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输。尽管无线充电器的电能转换率并不是特别高,但随着技术的逐渐进步,相信总有一天它能追赶上直充电器。
电磁感应技术成熟
只要是学过电气工程学的人,对于尼古拉·特斯拉这个名字应该不会陌生,这位美籍塞尔维亚裔科学家在1891年发明的特斯拉线圈通过电磁共振原理实现了人类最早的无线能量传输,并为随后一百多年的无线充电技术的发展奠定了理论基础。
目前无线电力传输领域已经出现了几种相对成熟的技术方案:其一是电磁感应式,这也是目前最为常见的无线电力传输方式,通过发射端和接收端的线圈相互感应产生电流,从而实现电力传输;其二是电磁共振式,这是一种目前正在研究中的无线电力传输方式,其原理是将能量发送和接收装置调整到相同的频率或者特定的频率上实现共振,从而在它们之间实现能量的彼此交换;其三是无线电波式,这也是一种技术相对成熟的无线电力传输方式,其原理与早期使用的矿石收音机相类似,即利用微型高效接收电路捕捉从障碍物反射回来的无线电波,然后将之转换为稳定的直流电压。
在以上几种无线电力传输技术方案中,基于电磁感应原理的无线充电技术产业化发展最为成熟。
电磁感应是Qi甩掉大尾巴的关键
无线充电器的工作原理利用的是法拉第电磁感应,当电流通过线圈之后便会产生出磁场,而产生的磁场又会形成电压,有了电压之后便会产生电流,有了电流便可以充电。无线充电器便是这样摆脱电线的束缚的。目前最为常见的无线充电解决方案主要是电磁感应,通过初级和次级线圈感应产生电流,从而将能量从传输段转移到接收端。
根据这一原理,无线充电使用的充电座和手机分别内置了线圈,使二者靠近便开始从充电座向手机供电。
为了提高充电的效率,需要两个线圈相互对齐,不产生偏移。为了达到这一目的,充电座内部的线圈还带有驱动装置,可在平面内自由移动,可以自动检测手机的放置位置,并将线圈移动到该位置,使两个线圈位置相一致。
Qi无线充电技术需要让被充电设备在2.54厘米范围之内,即近磁场无线充电。然而,考虑到无线充电的便利性,远距离充电更具有卖点。目前,业界已经着手进行相关的研究,预计大功率无线充电的传输距离可达5米左右。
无线充电技术疑问待解
就像现在人们对Wi-Fi无线信号和手机天线杆是否有干扰和辐射等副作用一样,对于刚出现的这种无线充电技术,人们仍然有很多安全疑问,比如其是否会产生电磁辐射,是否会有使用限制和令数码产品价格增加等担忧。对于最核心的安全问题,专业人士认为从理论上说,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输。尽管无线充电器的电能转换率并不是特别高,但随着技术的逐渐进步,相信总有一天它能追赶上直充电器。