浅谈无线充电技术发展历史和趋势

1、浅谈无线充电技术发展历史和最新趋势摘要：文章主要追溯了国内外无线充电技术在近 一百年里的发展历史。通过对无线充电技术最新发展现状的 解读，浅析其当今发展的四大趋势，即发展领域扩展化、发 展动力多重化、实现方式多样化与智能化以及发展瓶颈明朗 化，并就该技术未来的发展进行展望。关键词：无线充电；历史；发展现状；趋势中图分类号：tm910. 6文献标识码：a文章编号： 1006-8937 (2013) 05-0092-02随着科技与社会的进步，人们对充电方式也提出了新的 要求，无线充电，顾名思义，就是在不借助金属导线以及其 他物理连接的条件下，以空气为介质实现电能传输，为设备 进行充电。现阶段无线充

2、电技术主要实现方式有三种，第一 种是利用变化的电流通过线圈产生磁场实现电能传输的电 磁感应式，第二种是利用电磁耦合共振效应的电磁共振式， 第三种是将电力以微波的形式辐射到接收端的电磁波辐射 式。目前，无线充电技术是国内外研究的热点问题之一，具 有很好的发展前景。1发展历史与现状1.1国外发展历史与现状无线充电技术(wireless charging technology, wct) 并不是一项新兴的技术，早在1890年，克罗地亚的发明家、 物理学家尼古拉特斯拉(nikola tesla)就提出一个 大胆的构想：把地球作为导体，在地球与电离层之间建立起 低频共振，利用环绕地球的表面电磁波来远距离

3、传输电力， 并且将这一设想付诸于实践。虽然这项研究最终因经费被 撤、危险系数过高等原因终止，但却为人们打开了无线充电 技术梦想的大门。在随后的几十年中，研究人员沿着特斯拉 的脚步，对该技术有了非常多的探索，也取得了一些成就。2007年6月，美国麻省理工学院研究团队利用电磁共振 器和电源隔空点亮了一盏2 m开外的60 w电灯泡。日本昭 和飞机工业公司在2009年at international会展上展出了 基于电磁感应原理无线传输电力的非接触式电源供应系统。 2010年9月，日本富士通公司利用磁共振技术实现设备无线 充电。2011年7月第一辆无线充电电动车在韩国首尔公园试 运。2012年9月，诺

4、基亚发布的两款智能手机：lumia920 和lumia 820,可实现无线充电，引发公众热议。2013年芬 兰首都机场，为乘客免费提供无线充电器。2013年3月，苹 果公司的一项名为“保护外套综合感应充电技术”的发明 专利申请书曝光。在各经济大国的研究团队与企业的共同努 力下，无线充电技术有了质的飞跃，它已经从最初的概念设 想发展到如今的生活实用地步。1.2国内发展历史与现状我国在无线充电技术领域的起步滞后于国外，目前还处 于研究的初级阶段。在国外市场旋风般的影响下，近十年来 我国的无线充电技术取得了一些进展。2004年，双飞燕公司推出了无线鼠标，通过无线发射器 连接到电脑usb接口获得电能o

5、 2005年比亚迪申请了应用电 磁感应技术的非接触感应式充电器专利。中国香港城市大学 研制出基于1cpt的手机、mp3等便携式通信设备无线充电平 台。安利家用净水器率先采用富尔顿无线充电技术。全球无 线充电联盟2010年9月将qi无线充电国际标准引入中国。 海尔在2011年美国消费电子展会(consumer electronic show, ces)上推出了概念性的“无尾电视”，该电视不需 要电源线、信号线和网线。2013年1月哈尔滨工业大学发布 1 m以外的磁共振式无线充电技术。目前我国一些终端企业 已经做好迎接无线充电时代到来的准备。华为技术有限公司 称其在2012年初就已经储备无线充电技

6、术，并且已加入无 线充电联盟，随时都可以开发无线充电产品。2最新发展趋势2. 1领域扩大化随着各项技术的成熟以及无线充电需求的增加，无线充 电技术的发展领域程扩大化趋势。无线充电技术最开始针对 的是低功耗便携式电子产品领域，并取得了很好的发展成 效。如今，无线充电技术已经开始渗透到更多领域。首先， 在医疗器械领域，无线充电无疑为医疗器械的改革起了巨大 的推动作用。它改变了传统的植入式医疗电子产品的供电方 式，避免了更换电池带来的病痛与感染。例如在心脏起搏器、 心脏调节器与内窥镜等方面的应用。其次，专家们正在努力 为无线充电开拓交通运输领域。电动汽车、动车组、矿井车 等等需要电能的交通工具都是当

7、今无线充电技术的研究热 点，早在2012年7月，日本丰桥技术科学大学在横滨举办 的贸易展上就展示了一辆可在运行过程中通过道路无线充 电的汽车。家电领域中也有了无线充电技术的身影，净水器、 吸尘器、冰箱、洗衣机等等都是无线充电技术的载体。与此 同时，还有不少专家提出了更长远的目标领域：太空领域。 利用空间太阳能电站，把太空中接收到的太阳能转换成微 波，发射给地球，转换成电能后供给人类。当然还有很多， 比如航空航天、国防军事、深海探测、水下能量收集等，都 是无线充电技术可以延伸的领域。2.2发展动力多重化每一项技术的高速发展，其背后都有着强大的驱动力。 无线充电技术也不例外，从最初开始的小众技术，

8、发展到现 在世界各大国争先恐后的技术竞赛，推动无线充电技术迅猛 发展的因素主要是市场需求。但动力不是唯一的，而是日益 多重化： 电子产品美观性和安全性要求的提高。电子产品的设 计除了在技术方面精益求精，外形的美观也是非常重要。没 有了充电电线与充电接口，电子产品可以缩小体积，携带方 便，设计美观。同时，充电接口的省略，也伴随着一些裸露 金属点的消失。这使得产品在的安全性能得到了提高。 充电端口的统一化。端口统一化是充电技术发展的必 然趋势，而无线充电可最高程度实现端口统一化。同样一套 无线充电设备可以分别给手机、mp3、相机、电脑等不同端 口统一供电，避免了充电器重复的设计与材料的浪费。 环境

9、保护概念在科技领域的大力倡导。科技发展逐渐向着绿色科技方向迈进，无线充电技术无疑与环保概保持了 一致。首先无线充电端口的共享，可以节省材料。有了公共 无线充电设备，电池的需求也将大幅减小，可以减少电子固 体废弃物。其次无线充电的能耗是大大低于目前有线充电装 置的能耗，更加绿色环保，尤其是在电动汽车方面的应用， 减少了汽车尾气对环境的污染。2.3实现方式多样化和智能化实现方式多样化。无线充电技术有几种不同的实现方 式，最开始人们着手研究的是相对简单的电磁感应式，在这 一方面的技术已经相对成熟，如手机、平板电脑无线充电器 的产生。但其他实现方式也出现，电磁共振式在大量的研究 下，也有了实质性的进展

10、。英特尔与idt在2012年宣布达 成合作，利用共振技术开发无线充电芯片。光电转换技术也 有了突破，其原理是利用激光等为载体，将能量传递到目的 地再转化为电能。2012年底，美国洛克希德马丁公司与激 光动力公司联合研发的一种新型激光充电系统。从最初狭小 的实现方法，到现在多种可选择的技术方案，无线充电技术 实现方式正向着多样化的趋势发展。实现方式智能化。从最初单一的硬件实现电能传输到 如今微型处理器的加入，无线充电技术有了质的飞跃。无线 充电设备比普通充电器智能许多，电源能应对充电需求，自 动选择开闭。同时，该设备还可以智能地识别不同设备的需 求，为不懂规格设备供电。不仅节约能源，而且给人们带

11、来 了极大的方便。2.4发展瓶颈明朗化无线充电技术一直是近年来的研究热点，但是其发展速 度与普及速度比人们预料的要慢一些，其原因不难探究，发 展瓶颈在技术与市场的检验下，愈来愈凸显。多种标准难统一。无线充电作为时下最热门的技术之 一，发展势不可挡。众多专家、千千万万的团队都在这一领 域同时进行研究，制定一个标准必不可少。但目前无线充电 技术却已经拥有qi、a4wp和pma三大标准。第一，qi标准 是无线充电联盟(wireless power consortium, wpc)推出 的无线充电标准，采用电磁感应原理，具备便携性和通用性, 一般用于微距传输。第二，a4wp (alliance for

12、 wireless power, a4wp)是由美国高通、韩国三星以及powermat公司 提出的标准，该标准引入“电磁谐振无线充电"技术，重在 远距离传输。第三，pma (power matters alliance)标准 是由duracell powermat公司发起的，与qi相同，使用电 磁感应原理，为符合美国电器和电子工程师协会标准的电子 设备充电。标准的不统一，使得无线充电技术的兼容性很差，各大 企业分成三大阵营，用不同的标准开发产品，进行研究，是 无线充电不能普及的重要原因之一。传输效率低，传输距离短。能量传输效率低和传输距 离短一直是无线充电技术的瓶颈。对于电磁感应方式

13、，线圈 产生的磁场辐射到次级线圈时会有大量的能量损耗，一些实 验数据表明，能量的传输效率仅在70%左右，造成的能源浪 费问题不可忽视。并且当传输距离一旦扩大，感应效果会受 到非常大的影响，甚至感应消失。良好的感应距离在5 cm 以下，只能实现近程充电。传输效率低、传输距离短以及充 电的设备和环境的受限无疑阻碍了它的发展。3结语无线充电技术是当今主流的热点技术之一，汇集着一代 科研人员的智慧结晶。从无线充电技术当今的发展现状来 看，今后的发展方向主要在于解决标准问题、提高能效与传 输距离、降低成本、普及大众。尽管目前无线充电技术还有 许多未攻克的难题，不过我们相信在科研人员的探寻、思考 与研究下

14、，这一技术的前景将会更加光明。参考文献：1 王洪博，朱轶智，杨军，等无线供电技术的发展 和应用前景j电信技术，2010, (9)： 56-59.2 nokia shinohara. the wireless powertransmission： induetive coupling, radio wave, and resonance couplingj. wileyinterdisciplinaryreviews： energy and environment，2012, 1 (3)： 337-3463 starks , ann. secondary-side bridgerectificationforwirelesschargingapplicationsj wireless design&development, 2012 , 20 (3)： 26-2.4 gozalvez, j. first wireless electric vehicle charging trial mobile radiojtvehicular technology magazine, ieee, 2012, 7 (2)： 10-17.5 谢利涛，赵志强，王彦莉无线充电技术及其应用 j河南科技，2011, (5)： 68-69.6 kiani m , ghovan