李華東

山東省壽光現(xiàn)代中學(xué)

無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景研究

李華東

山東省壽光現(xiàn)代中學(xué)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息化時(shí)代全面到來(lái)，各種電子設(shè)備在人們的日常生活中越來(lái)越普遍，通訊設(shè)備、娛樂(lè)設(shè)備、電動(dòng)汽車等設(shè)備裝置也得到了廣泛的普及，怎樣解決好數(shù)據(jù)線、充電線占用空間等問(wèn)題成為了現(xiàn)代充電技術(shù)發(fā)展的導(dǎo)線。無(wú)線充電技術(shù)的發(fā)展使得空間可以從各種數(shù)據(jù)線中解放出來(lái)，使電子設(shè)備更加簡(jiǎn)潔化、便捷化。本文將在介紹無(wú)線充電技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，對(duì)其發(fā)展歷史、取得的最新成果以及發(fā)展前景進(jìn)行分析研究。

無(wú)線充電 應(yīng)用 發(fā)展歷史 前景展望

1 引言

無(wú)線充電技術(shù)（Wireless charging technology）是指電子設(shè)備在充電時(shí)不再依賴實(shí)體導(dǎo)線，而是利用電磁感應(yīng)原理及其相關(guān)技術(shù)對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行充電的一項(xiàng)前沿技術(shù)，其設(shè)計(jì)思路是基于無(wú)線電力傳輸技術(shù)的。

2 無(wú)線充電技術(shù)發(fā)展歷史

雖然說(shuō)無(wú)線充電技術(shù)是一項(xiàng)前沿技術(shù)，但早在十九世紀(jì)末期，塞爾維亞裔美籍發(fā)明家尼古拉·特斯拉就證實(shí)了無(wú)線能量傳輸?shù)目煽啃?，即將地球作為良?dǎo)體，在地球與大氣電離層內(nèi)外兩導(dǎo)體之間通過(guò)放大發(fā)射機(jī)以徑向電磁波振蕩模式建立起一個(gè)低頻共振，并利用環(huán)繞地球的表面電磁波來(lái)遠(yuǎn)距離傳輸電力。在進(jìn)入二十一世紀(jì)信息化時(shí)代以后，伴隨著電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，其后的研究人員都以特斯拉的理論和實(shí)踐為基礎(chǔ)，對(duì)其研究成果進(jìn)行改進(jìn)并創(chuàng)新，從而形成了現(xiàn)今的無(wú)線充電技術(shù)。

我國(guó)由于技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力較其他發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定程度的差距，無(wú)線充電技術(shù)也不例外。但在國(guó)外技術(shù)發(fā)展的浪潮之下，我國(guó)無(wú)線充電技術(shù)也在逐步跟上世界發(fā)展的步伐，取得了不小的進(jìn)展。早在2004年，我國(guó)知名外設(shè)雙飛燕科技有限公司就推出了一款能通過(guò)無(wú)線充電使用的鼠標(biāo)，其充電方式是通過(guò)連接到電腦USB接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的；2005年，比亞迪股份有限公司向?qū)＠痔峤涣嘶陔姶鸥袘?yīng)原理的非接觸感應(yīng)式充電器的申請(qǐng)并獲得了通過(guò)；WPC（Wireless Power Consortium，全球無(wú)線充電聯(lián)盟）于2010年八月發(fā)布Qi無(wú)線充電國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并立即將其引入中國(guó)等，都說(shuō)明我國(guó)在無(wú)線充電技術(shù)上取得的成果正逐步趕上發(fā)達(dá)國(guó)家。

3 無(wú)線充電技術(shù)最新研究成果

起初，無(wú)線充電技術(shù)僅針對(duì)便攜式電子設(shè)備，諸如手機(jī)、Mp3等，但與日俱增的需求使得其在醫(yī)療、汽車、家用電器等領(lǐng)域也有了不小的成果。日產(chǎn)公司、韓國(guó)KAIST、通用公司等相繼開發(fā)出無(wú)線充電汽車并投入使用。無(wú)線充電汽車較有線充電而言，其具有充電更加便捷、安全、維護(hù)費(fèi)用更低等優(yōu)點(diǎn)，如果能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車的大規(guī)模動(dòng)態(tài)無(wú)線充電那么就可以在很大程度上減少電動(dòng)汽車配置的電池?cái)?shù)量及重量，從而降低汽車成本，將電動(dòng)汽車更好地向社會(huì)推廣。除此之外，無(wú)線充電技術(shù)凈水器、冰箱家電領(lǐng)域也有著應(yīng)用。更有科學(xué)家提出將無(wú)線充電技術(shù)應(yīng)用到航空航天領(lǐng)域，利用空間站接收太陽(yáng)能并將其轉(zhuǎn)換為微波并轉(zhuǎn)發(fā)到地球上，在地球上建立接收站將微波轉(zhuǎn)換成電能供人類使用。

4 無(wú)線充電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 多重化發(fā)展動(dòng)力

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展離不開政策環(huán)境、市場(chǎng)環(huán)境的推動(dòng)，無(wú)線充電技術(shù)當(dāng)然也不例外。無(wú)線充電技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向主要有以下幾點(diǎn)：

①無(wú)線充電接口標(biāo)準(zhǔn)化。充電接口的標(biāo)準(zhǔn)化是未來(lái)無(wú)線充電技術(shù)的必然發(fā)展趨勢(shì)，此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展能夠?qū)崿F(xiàn)不同電子設(shè)備充電線的統(tǒng)一，節(jié)約充電線制造成本和用戶的消費(fèi)成本。

②無(wú)線充電實(shí)現(xiàn)方式的多樣化。目前主要的無(wú)線充電技術(shù)有電磁感應(yīng)式、磁共振式、無(wú)線電波式、電場(chǎng)耦合式四種基本類型，其分別適用于近程、中短程與遠(yuǎn)程電力傳送。無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，未來(lái)發(fā)展也將更加多樣化。

③無(wú)線充電智能化。最初的無(wú)線充電系統(tǒng)龐大，占用空間大，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了硬件的微型化，無(wú)線充電系統(tǒng)更加便捷更加智能，系統(tǒng)可根據(jù)充電設(shè)備的電量自行進(jìn)行充、斷電，同時(shí)還能識(shí)別不同電流需求的電子設(shè)備，為不同規(guī)格的設(shè)備充電，大大節(jié)約了電能。

4.2 未來(lái)需要解決的無(wú)線充電問(wèn)題

當(dāng)前無(wú)線充電技術(shù)發(fā)展過(guò)程中仍有許多實(shí)質(zhì)性問(wèn)題沒(méi)有解決，其中主要有以下幾方面：

①標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一問(wèn)題。現(xiàn)有的無(wú)線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有Qi、A4WP和PMA三種，標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一使得無(wú)線充電產(chǎn)品的兼容性較低，市場(chǎng)分化嚴(yán)重。

②傳輸效率及距離問(wèn)題。當(dāng)前的無(wú)線充電產(chǎn)品傳輸距離短，只能在近程充電方面有較好的應(yīng)用，而且能量傳輸率僅為70%，能源浪費(fèi)問(wèn)題嚴(yán)重。

5 結(jié)語(yǔ)

無(wú)線充電技術(shù)的發(fā)展面臨著無(wú)窮的機(jī)遇，同時(shí)也在發(fā)展過(guò)程中遇到了許多問(wèn)題，未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮?，在電?dòng)汽車、航天航空、通訊設(shè)備、醫(yī)療等行業(yè)都有著非常大的發(fā)展空間。

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