中国无线电行业技术分析

1、中国无线充电技术行业分析一、目录第1章 无线充电技术行业概述第一节.无线充电技术发展1.1 无线充电技术的发展历史 1.2 无线充电技术的定义 1.3 无线充电技术实现方式、特点。 1.4无线充电技术的应用领域第2章 中国无线充电器行业技术分析 第一节 无线充电行业政策环境分析 2.1 无线充电技术的标准概述 2.2 无线充电器的技术优势 2.3 无线充电产品展示 第二节 无线充电技术行业环境分析 2.4 国内技术水平现状 2.5 国际技术发展趋势 2.6 科技创新主攻方向第3章 无线充电技术的工作原理与结构第一节 无线充电技术的原理第二节 无线充电技术的硬件电路设计第三节 无线充电技术的安全

2、与辐射、第四节 无线充电技术的质量指标第4章 世界无线充电行业运行概况分析第一节 2011年世界无线充电器行业发展分析 4.1 全球无线充电器市场需求分析 4.2 中国无线充电技术现阶段发展状况 4.3 市场和竞争分析第二节 无线充电技术的延伸与展望4.4 无线充电技术领域延伸第5章.营销战略与实施计划第1章 无线充电技术行业概述第一节 无线充电技术发展1.1无线充电的发展历史 1. 19世纪30年代，迈克尔·法拉第就发现，周围磁场的变化将在电线中产生电流。 2. 19世纪90年代，爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手尼古拉·特斯拉就曾提出无线电力传输的构想。 3.香港城市大

3、学电子工程学系许树源教授在早几年曾成功研制出“无线电池充电平台”，需要产品与充电器接触，它主要利用的是近场电磁耦合原理。 4.2007年，美国麻省理工学院的马林·索尔贾希克（Marin Soljacic）等人在无线传输电力方面取得了新进展，他们用两米外的一个电源，“隔地”点亮了一盏60瓦的灯泡。5.2008年至今，有很多家公司已经生产出与智能手机、mp3、便携式电脑配套的无线充电器。1.2 无线充电技术的定义无线充电技术源于无线电力输送技术，无线充电技术的定义是利用电磁波感应原理，及相关的交流感应技术，在发送和接收端用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的一项技术。1.

4、3 无线充电技术实现方式、特点目前市场上比较主流的无线充电技术主要通有四种方式，即1、电磁感应技术方式、2、无线电波技术方式、3、电磁共振技术方式。他们的特点如表1所示。表11.4无线充电技术的应用领域1）Fulton公司与德州仪器公司（TI） 在CES（消费者电子展）2009年展示了一款专为iPhone打造的无线充电器，但前提是iPhone必须使用改装后的专用电池。2）2010年中国CE创新设计盛典上，戴尔展示了一台无需电源的笔记本电脑Latitude Z，据报道，这是全球第一台配有无线感应充电基座的笔记本电脑。3）韩国首尔一座游乐园内试运行一种新型电车。这种电车在铺有电感应条的路面上行驶时

5、可“无线”充电。4）2012年09月05日，诺基亚推出了无线充电宝和无线充电枕头fatboy，Lumia 920和Lumia 820这两款手机可以进行无线充电。5）2013年3月15号，韩国三星展示了三星Galaxy S4的无线充电底座，并限产个演示手机充电过程。6）无线充电技术可被用于太空发电：该太阳能电站将电能通过无线传输方式传递给空间飞行器或地球表面用户。第二章 中国无线充电器行业技术环境分析第一节 无线充电行业政策法规环境分析 2.1 无线充电技术的标准概述 目前主流的无线充电标准有三种：1、Power Matters Alliance（PMA）标准、2、Qi标准、3、Alliance

6、 for Wireless Power（A4WP）标准。下面我们就针对这三种标准进行简单介绍。1） Power Matters Alliance标准 Power Matters Alliance标准是由Duracell Powermat公司发起的，而该公司则是由宝洁与无线充电技术公司Powermat合资经营，拥有比较出色的综合实力。目前已经有AT&T、Google和星巴克三家公司加盟了PMA联盟（Power Matters Alliance缩写）。PMA联盟致力于为符合IEEE协会标准的手机和电子设备，打造无线供电标准，在无线充电领域中具有领导地位。目前Duracell Powerma

7、t公司推出过一款WiCC充电卡采用的就是Power Matters Alliance标准。WiCC比SD卡大一圈，内部嵌入了用于电磁感应式非接触充电的线圈和电极等组件，卡片的厚度较薄，插入现有智能手机电池旁边即可利用，利用该卡片可使很多便携终端轻松支持非接触充电。2） Qi标准Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织无线充电联盟（Wireless Power Consortium，简称WPC）推出的“无线充电”标准，具备便捷性和通用性两大特征。首先，不同品牌的产品，只要有一个Qi的标识，都可以用Qi无线充电器充电。其次，它攻克了无线充电“通用性”的技术瓶颈，在不久的将来，手机、相机、电脑等产

8、品都可以用Qi无线充电器充电，为无线充电的大规模应用提供可能。而Qi采用了目前最为主流的电磁感应技术。在技术应用方面，中国公司已经站在了无线充电行业的最前沿。据悉，目前Qi在中国的应用产品主要是手机，这是第一个阶段，以后将发展运用到不同类别或更高功率的数码产品中。截至目前，联盟成员数量已增加到74家，包括飞利浦、HTC、诺基亚、三星、索尼爱立信、百思买等知名企业都已是联盟的成员。3） A4WP标准A4WP是Alliance for Wireless Power标准的简称，由美国高通公司、韩国三星公司以及前面提到的Powermat公司共同创建的无线充电联盟创建。该联盟还包括Ever Win In

9、dustries、Gill Industries、Peiker Acustic和SK Telecom等成员，目标是为包括便携式电子产品和电动汽车等在内的电子产品无线充电设备设立技术标准和行业对话机制。该无线充电联盟将重点引入“电磁谐振无线充电”技术，与Qi的“电磁感应技术”有所区别，这两种技术各有千秋。前者传输效率可能较低，但可以实现稍远距离的无线充电。后者需要近距离接触，例如将手机放在一个底座上，不用接线就可以通过感应充电，但这样充电效率较高。2.2 无线充电技术的优势 与传统有线充电技术相比，无线充电具有4大优势：一是方便。可以想象，电线、插线板、充电器等都可以消失了，你再也不必为寻找适配

10、的电源线而四处问人，也不必为各种手机线、PC线、Pad线、音箱线绞缠一起而焦头烂额。所有的用电设备都可无拘无束地随意移动，外出活动或出差再也不必随身携带充电器和电源线。二是可进行一对多充电。将来，人们只需要一个发射设备就可以给覆盖范围内的所有用电设备进行充电，无论在家、办公室还是街道上，你随时都可以进行无线充电，只不过这些设备采用的标准和协议必须是一致的。三是智能。无线充电设备比普通充电器“聪明”很多，对于不同的电子产品，电源接口能自动对应，需要充电时，发射器和接收芯片会同时自动开始工作，充满电时，两方就会自动关闭。它还能自动识别不同的设备和能量需求进行“个性化工作”，有效保证了能量供应的源源

11、不断，提高设备使用的连续性。四是安全。没有了外露的连接器，漏电、跑电等安全隐患都彻底避免了。2.3 无线充电产品示意图无线充电的一些产品原型示意图：无线充电电路板示意图第二节 无线充电技术行业环境分析2.4 国内技术水平现状 目前国内为数不多的公司正在开展无线充电技术的研究，在国内无相应的国家标准与企业标准，中国大部分企业并不重视标准，在这方面已经落后于国外。目前国内在短期内也很难看到较大规模的商用。由于前景不明朗，我们也无法得到有关部门和企业的资助与支持，目前这项技术的研究处于初始起步阶段。无线充电的效率可以随着技术进步逐渐提高，作用距离通过进一步研究可以逐渐拉长，但最核心的标准需要广大厂商

12、的积极参与和合作建设。未来这项技术确实可以为生活带来很大的便利，比如在机场，大家不同型号的手机都可以在同一个无线充电板上进行充电。2.5 国际技术发展趋势 无线充电联盟WPC（Wireless Power Consortium ），成立于2008年12月17日，是全球首个推动无线充电技术的标准化组织，也是全球首个无线充电国际标准Qi标准，。该联盟一直致力于无线充电技术的研究和标准制定工作，并积极与亚洲、欧洲及美国等企业和组织密切合作，目标是在便携式电子产品手机、音乐和视频播放器、电脑配件、照相机、遥控器、玩具、游戏、医疗及个人护理等各种设备中广泛采用无线充电技术。该标准攻克了AC适配器必须配合

13、电子设备才能使用的技术瓶颈，它将在互用、兼容、交流和转换协议等方面突破现有的工业标准。截止目前，全球已有多家知名企业和组织加入WPC，包括Fulton Innovation、诺基亚、飞利浦、三星电子、索尼爱立信、HTC、三洋、松下、桑菲、Leggett & Platt等。其中，工信部通信电磁兼容质量监督检验中心也郑重声明加入该组织,该中心隶属于国家通信计量站，承担着通信终端与其他相关终端的电磁兼容质量监督检验任务。中国移动代表朱笑稷也出席了该发布会，并做了终端演示，在与联盟理事Bret以及联盟成员公司（桑菲、Leggett & Platt等）沟通时，表示中国移动积极支持WPC的

14、发展，在OPhone平台上已经初步实现，并表示会在今后的WPC的技术发展与产品化上起到一定的积极的推动作用。Qi标准的典型代表性产品有：诺基亚Lumia 920、诺基亚Lumia 820、谷歌Nexus 4等。使用这些手机的时候，不需要安装任何配件，直接将它放在任何一款支持 Qi 标准的充电器上就能开始充电，目前市面上已经有了劲量、PowerMate等品牌的大量不同款式的无线充电器可供选择。 2.6 科技创新主攻方向本项目是电磁感应无线电能传输技术和锂电池智能管理系统的有机结合，研究成果将有助于电磁感应无线电能传输技术在便携式消费类电子产品锂电池供电系统中的实际应用与推广，极大地方便人们将来的

15、移动办公及外出旅行。本项目的研究内容及创新之处在于：A. 利用电磁感应无线电能传输技术实现自适应的高效率锂电池智能充电管理从国内外的前期研究及产品分析来看，电磁感应无线电能传输技术主要集中应用于大功率电动机车拖动等工业应用场合，极少涉及消费类电子产品场合，学术界及工业界均未有系统的研究与探讨。将电磁感应无线电能传输技术应用于便携式消费类电子产品锂电池供电系统时，由于考虑到质量、体积等便携要求，必须选用空心线圈作为无线电能传输的发射机与接收机，且二者不具有较为固定的相对位置，因而耦合系数极低且变化范围极大，致使目前学术界及工业界所提出的系统控制策略及优化设计方法已经无法满足该类应用场合在高效率高

16、功率密度方面的要求。利用数字嵌入式系统控制技术实现自适应的高效率锂电池智能充电管理则是一次全新的突破性尝试，具有理论研究及工业应用双重意义，有利于实现高效率、高功率密度的可靠智能无线锂电池充电管理系统。B. 优选适合锂电池智能管理系统的无线电能传输拓扑结构及控制策略锂电池充电具有严格的规范要求，而电磁感应无线电能传输技术的拓扑结构及控制策略则具有多样化，无论是学术界还是工业界长期以来都始终缺乏有针对性的优选工作，不利于锂电池智能管理系统的设计。除此之外，利用无线电能传输技术进行锂电池充电管理还有待解决发射端与接收端之间的实时通讯问题，否则无法满足在轻载或空载状态下，发射端主动降低能量的供给以降

17、低轻载损耗的环保节能要求。但是恶劣的耦合条件使得传统阻抗调节法难以实现充电管理信息的有效传递，因此必须研究开发新型的编码解码机制才能完成正常的通讯。本项目将无线电能传输技术和锂电池智能管理系统进行有机结合，从系统电能传输变换效率的角度出发，综合考虑整机系统功率密度，首先优选功率传输级拓扑及控制策略，并在此基础上研究新型编码解码机制，实现实时可靠的充电管理通讯。这不仅具有相当的学术理论价值，也具有相当的工业应用价值，对前期的工程设计及后期的大批量产品推广起到相应地指导作用。C. 实现恶劣耦合条件下的多路负载并联输出均流控制系统的多路负载并联输出能力受耦合系数的影响极大，较差的耦合系数直接导致各支

18、路之间的功率输出能力不均衡。国内外学术界与工业界针对利用电磁感应无线电能传输技术实现多路输出已有一定的研究，但是还是普遍集中于大功率工业应用场合，具有相对较好的耦合系数及固定的位置结构。本项目则针对耦合条件更为恶劣的便携式消费类电子产品场合，多路负载并联输出控制的难度更大，类似研究未见相关文献报道。实现恶劣耦合条件下的多路负载并联输出均流控制能够有效的提高系统整机的功率密度，降低最终大批量产品市场化的设计及推广应用成本。第三章 无线充电技术的工作原理与结构第一节 无线充电技术原理简介无线充电系统主要采用电磁感应原理, 通过线圈进行能量耦合实现能量的传递。如图 1 所示， 系统工作时输入端将交流

19、市电经全桥整流电路变换成直流电, 或用 24 V 直流电端直接为系统供电。经过电源管理模块后输出的直流电通过 2 M 有源晶振逆变转换成高频交流电供给初级绕组。通过 2 个电感线圈耦合能量, 次级线圈输出的电流经接收转换电路变换成直流电为电池充电。第二节 硬件电路设计3.1电源管理模块如图 2 所示, 交直流两路电源分别接继电器的常开和常闭端给能量发送单元供电。此时若交流电存在, 选择交流供电, 同时断开直流供电, 在交流电停电时, 则自动切换直流供电。图 2 供电电源、3.2发射电路模块如图 3, 主振电路采用 2 MHz 有源晶振作为振荡器。有源晶振输出的方波, 经过二阶低通滤波器滤除高次

20、谐波, 得到稳定的正弦波输出, 经三极管 13003 及其外围电路组成的丙类放大电路后输出至线圈与电容组成的并联谐振回路辐射出去, 为接收部分提供能量。 图 3 发射电路 3.3 接收转换电路 如图 4 所示, 初级线圈发射的能量由次级电感线圈耦合接收后, 将接收到的高频电流经转换电路转换为直流电为电池充电。 图 4 接收电路 3.4 充电电路 如图 5, 从接收电路引出电源, 利用拨码开关改变负载电阻调节充电快慢。同时在充电电池前并联两个串联的贴片发光二极管( 一个发光二极管的导通电压是 1. 5 V, 串联后, 导通电压为 3 V) , 实现充满指示功能。 图 5 充电电路第三节 无线充电

21、技术的安全与辐射、美国麻省理工学院的研究人员表示，身体对电场的反应很强，但身体对磁场的反应则几乎没有，因此这一系统不会影响人体安全。不过，在真正应用于生活前，还需要进一步进行试验。 做为电子类充电产品，充电器本身避免不了辐射，所以无线充电器有辐射是必然的。但是目前无线充电器的功率很小，充电时间较长，所产生的辐射也小，应该不会对人产生较大的伤害。有研究人员对此观点表示担心，在真正应用于生活前，还需要进一步进行试验。 作为电子类充电产品，充电器本身避免不了辐射，所以无线充电器有辐射是必然的。但是目前无线充电器的功率很小，充电时间较长，所产生的辐射也小，应该不会对人产生较大的伤害。第四节 无线充电技

22、术的质量指标无线充电技术的指标一般有一下5个方面：一，转换效率按目前电磁感应式充电原理技术转换效率一般在50%-80%之间，能达到%以上效率方案是很不错的，这个不仅涉及到硬件电路设计技术及低功耗元器件的选择，还有软件的设计，软件设计技巧可以更好调配电路谐振比较参数从而使效率达到最佳转换，这里说的转换效率是以无线接收输出功率除以输入功率得到的百分比。例如： 无线充电方案工作电压标称输入是，无线输出是1A。实测在无线接收输出是时，输入端为，则此方案效率（*.）/（*.）.，得转换效率为%。针对这点补充说明就是测试时线圈是相对最佳对应状态，如有偏差输出功率都会有所变动。二，充电距离无线电磁感应式原理

23、实现的功率在内无线充电方案距离都在3-7mm间，最佳距离在3-5mm,更大功率方案相对线圈直径和线盘直径都会增大，因此发射和接收的距离也相对可以会远一点。三，工作温度以现在手机无线充电产品为例，一般功率在间，%效率温度一般能控制在度左右，用手摸上去只是温温的感觉。一般转换效率低的方案温度都普遍会高些，因为散失功率都变成热能了，四, 配置隔磁片电磁感应原理实现无线供电其谐振频率都在间，属于医用频率，磁辐射本身对人体谈不上什么危害，但如果磁辐射不好会对产品带来潜在安全隐患，因线圈一般是贴在产品上，产品中的电池及其它导电体都会吸收发射线圈辐射过来电磁能量，时间长了温度会慢慢增高，进而会烧坏产品而对人

24、体造成安全危害，因此我们的无线充电方案线圈上原则上是一定要附上隔磁片，隔磁片的应用可以说在无线充电方案中是尤为重要的，它不仅是为了隔磁避免辐射产品，更是为整个产品的综合效率性能发挥重要作用，隔磁片通常分别是被放置在两线圈的底面和顶面，这样使电磁能量被包裹在中间，进而也提高了效率降低了温度，隔磁片质量也有优劣之分，质量好的隔磁效果明显，一般铁氧体效果相对较好，价格也相对较贵。五，待机功耗及使用寿命 待机功耗和整个电路软硬件设计技术水平及元器件质量（包括隔磁片）的选取有关，相同输出功率条件下待机功耗越小说明产品综合性能相对越优越，尤其是针对一些发射装置要长期通电待机的产品一定要留意这个参数，待机电

25、流小不仅能节省能源而且直接影响到产品寿命，当然有一点要明白待机电流和方案的总输出功率有一定正比关系，就是方案输出总功率越大，一般待机电流也相应会大，那你们一定会问，多大的功率待机功耗多大才算是比较好的呢，这个不好定论，如果是在确定了最佳充电距离和转换效率的前提下，以我目前的了解，无 线充电接收额定输出功率有3W的待机功耗应在0.5W内是比较正常的。大家数据上可能不太好抓，最好的办法就是长时间上电烧下机看温度越低越好。 第四章 世界无线充电行业运行概况分析第一节 2011年世界无线充电器行业发展分析 4.1 全球无线充电器市场需求分析 据国外媒体报道，最新的研究报告称，全球无线充电市场的收入在未

26、来五年内将出现快速的增长。该报告的名称为无线充电市场(2012-2017)技术、产品和应用的全球预测和分析。报告预计，到2017年，这一特殊的市场将达到71.61亿美元的规模，5年间的复合年增长率将达到57.46%。该报告称，“在2010年，无线充电产品开始商业化，并在2011年快速发展。因为这是一种全新的技术，所以消费者们一直在比较传统有线充电器以及USB充电的方式同无线充电解决方案之间的好坏。” 英国市场研究公司IMS Research此前发布报告称，2011年期间投放市场的所有智能手机中，仅1%具备了无线充电功能，第二节 全球无线充电器的销售与市场产值预测根据调研公司iSuppli发布的

27、数据来看，截止到2013年，无线充电器销售额将达到1.8亿美元，其中绝大部分将来自于手机产业；此外市场调研公司iSuppli的数据显示，无线充电设备市场在2013年将达到140亿美元的规模。市场研究机构 iSuppli 预测：2014年，配备无线充电功能的设备出货量将由2010年的360万台增长65倍，增至2.35亿台，市场规模将增至180亿美元。该机构认为，未来几年将出现电子产品配备无线充电功能的浪潮，包括手机、PC、数字相机等电子产品，将彻底摆脱供电连线的束缚，全线开启该技术的应用普及。2009-2014年全球产品专用无线充电系统出货量预测 (单位：百万台)中国是世界最大的无线移动通讯市场

28、，对于便捷、易用、互通、兼容的无线充电产品的需求将呈几何级别增长。无线充电行业发展的巨大潜力，也能促进中国企业积极参与和研究这一市场，有效地提升企业的产品宽度和竞争能力。电子市场研究与咨询机构“IMS研究”的数据称，到2015年，全球采用无线充电方式的电子产品将超过1亿件。所以这将大大推动无线充电行业的快速发展。据无线充电联盟的预测，到2017年，全球无线充电市场产值可能达到360亿美元，“未来无线充电技术将会像蓝牙一样普及。” 根据全球市场的需求调研市场产值结果如表2所示项目时间2013年2014年2015年2016年2017年无线充电器销售数量单位（亿台） 0.452.35 3.1 3.8

29、5 5.6智能手机销售数量单位（亿台）1822252830智能手机无线市场总额 单位（亿元） 140180225270360 4.2.无线充电技术现阶段发展状况 无线充电技术在国外很多研究机构和企业团体还在大量精力研究和论证可行性以及工业化，可是中国国内在清华大学、北京科技大学、哈工大、北方工大等一些科研院校以及深圳、上海等城市的一些高科技企业已经进入这个热门又前卫的行业，在手机、笔记本等电子信息产品以及美容美颜等生活小家电产品中广泛试用，并小规模量产。深圳冲戈科技有限公司董事长，刘冲更是青睐这个行业，组织深圳多家企业和研究机构攻克这个行业。 目前无线充电技术也越来越频繁地在各大通信技术展，电

30、源新技术展上露面，各大公司也纷纷推出自己的研究成果。2007年6月，美国麻省理工学院的研究小组发布了“向距离约2m远的60W的电灯泡输送电力，并将其点亮”的实验报告，令全球为之瞩目。以此为开端，众多厂商及研究机构为了实现“无线供电”的实用化，也都开始了积极研发。 2008年8月，无线充电联盟在北京举行新闻发布会，宣布将无线充电国际标准引入中国，无线充电联盟副主席布雷特·刘易斯介绍，联盟成员近60家包括劲量、LG电子、诺基亚等。在2009年Windows 7发布会上，微软CEO鲍尔默更是带来了最新的无线视频输出和无线供电技术。 无线充电技术在市政交通方面也有所建树，2010年3月，第一

31、量无线充电电动车在韩国首尔大公园试运行。 2010年9月报，富士通的无线充电技术利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电荷，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振。富士通表示这一系统可以在未来得到广泛应用，例如针对电动汽车的充电区以及针对电脑芯片的电量传输。采用这项技术研制的充电系统所需要的充电时间只有当前的一百五十分之一。 最近几年，随着iPhone、iPad等对电量充满“饥渴”的设备迅速兴起，研发无线充电等突破性充电技术的需求日益提高。富士通在一份声明中说：“这项技术将为手机集合紧凑型无线充电功能以及同时为多个便携式设备充电铺平道路。对多个设备充电时，设备相对于充电器的位置没有任何限制

32、。”测试结果显示无线传输距离大约在15厘米左右，但富士通表示无线传输距离最终可实现几米远。需要指出的是，距离设备越远，传输中损耗的电量越多。富士通的系统与美国Witricity公司研发的技术类似，后者同样利用磁共振传输电量，传输距离可达到几米远。在日本大阪举行的一场工程学会议上，富士通公布了这项无线充电技术的细节4.3 市场和竞争分析无线充电是2011年最激动人心的前沿技术之一，它可以让所有消费类电子产品不受电线的羁绊，人们也不用为忘带充电器而烦恼，既方便实用又绿色节能。在消费类电子产品中使用率最频繁的手机产品基本需要一天一充，这与无线充电看起来就是绝配。综合多位专家披露的信息，无线充电已经解

33、决了辐射、充电效率、设计等三大瓶颈，长期综合成本也在下降。“充电不用线，出门不用带充电器”这一梦想离生活越来越近，无线充电技术预计半年内将进入国内市场实战阶段。对于无线充电设备的辐射问题，经过大量例证表明辐射处于安全范围。准入制严格的日本、欧洲已经允许无线充电设备在人流密集的公共场所投入使用，国内多家检测机构也正对一些无线充电设备进行安全检测，工信部属下的检测机构将建立准入门槛，今后消费者将用上通过权威认证的设备。长远来看能为用户节省开支，充电速度与有线方式不相上下。据有关数据显示，全球的无线充电装置从2009年2019年间年增长率将超过90%。最新消息显示，诺基亚正在设计融合NFC技术的新机

34、型，甚至还考虑设计可无线充电的超级手机。届时，不仅数据连接无需用连线，连充电器、电源线都可以一并取消。而依靠“i”系列产品疯狂掘金的苹果，也把无线充电作为未来的战略市场，于去年6月申请了相关的技术专利。利用这项名为“本地计算环境中的无线电力应用”的专利技术，只要将无线鼠标、iPhone和iPad等设备放在Mac电脑附近1平方米的范围内，如图6所示，就可以不通过电源线，以无线的方式完成设备充电。有了苹果这些大鳄们的参与，无线充电技术的前景将变得更加光明。图6 苹果公司提出的无线充电系统概念第二节 无线充电技术的延伸与展望4.4 无线充电技术应用领域延伸目前WPT技术还大多处在研究阶段，目前产品应

35、用的主要是ICPT和RFPT技术。ICPT技术主要应用于电动汽车、机车的充电轨道、矿井和水下探测。而RFPT则主要应用于医疗器械和便携式电子产品。随着MPT和ERPT技术的发展和逐步成熟，无线电能传输的应用领域还在不断拓展：照明、太阳能电站以及航空航天系统等都将成为无线电能传输的新领域。以下就WPT最受关注的应用领域进行探讨。 1）交通运输领域 在交通运输领域采用的是ICPT技术，主要应用于轨道机车和电动汽车的充电装置中。美国工业协会将电动汽车的感应式充电系统按功率分为3类：用于应急的小功率充电器，功率等级为13kW；中等功率充电器，功率等级为525kW，完成充电需48h；快速充电器/柜，功率

36、等级为75300kW。 挪威的Parkon公司正在研发基于ICPT技术的专用充电装置。该装置通过线性光学定位系统，引导驾驶员将车身上的充电插座对准固定的充电器插头，利用汽车自身的动力，将充电器的插头和插座牢牢地连接起来。ICPT技术的难点在于能量的传输定位以及如何提高系统效率。新西兰奥克兰大学所属奇思公司已将ICPT技术成功应用于Rotorua国家地热公园的30kW旅客电动运输车。20世纪90年代后期，日本、德国等国家也开始从事ICPT的研究和实用化产品开发，获得了一定的技术突破和相应的实用产品，如日本大阪富库公司的单轨型车和无电瓶运货车、德国奥姆富尔（Wampeler） 公司的150 kW载

37、人电动火车，轨道长度达400m，气隙为120mm，是迄今为止建造的最大的ICPT系统。该公司还将ICPT技术用于电动游船的水下驱动装置。美国通用汽车公司子公司Delco Electronics研制的Magne-chargeTM是最先商业化的电动汽车ICPT系统之一，现正由Delco生产和销售，专用于GM的EV1型电动汽车充电。1995年1月，美国汽车工程协会根据Magne-charge TM系统的设计，制订了在美国使用ICPT技术进行电动汽车充电的条例SAE J-1773。 2）医疗器械领域 WPT技术的发展也改变了医疗植入式电子系统的供电方式。如心脏启博器的核电池，其充电方式一般采用ICPT

38、和RFPT等进行体外能量传输。 在医疗电子系统中，主要采取RFPT技术，通过体外与体内两个线圈之间的电磁耦合输送电能，主要有经皮能量传输和直接能量传输。Fernhndez等人设计了一种用于耳蜗植入装置的经皮能量传输系统，采用E类发射电路驱动射频线圈，最高效率可达到75%。受两线圈距离及失配情况影响，两线圈间的距离在310mm左右，发射电路由电池供电，接收线圈连到整流电路及负载，最后可得到5V直流电压。 随着植入式系统的复杂化，系统的功耗越来越大，对于短期植入式系统，电池完全可以胜任（如胶囊内窥镜），但对于长期植入式系统往往不能满足要求。无线和光电供电能解决上述问题。基于E类放大器的电磁感应供电

39、效率可达到70%左右，还可以同时传输数据，但RFPT技术容易受其他电子设备发生干扰。不同的供电方式之间也可结合使用，如日本柴建次和越地耕二将射频经皮能量传输与可充电电池结合，为人工心脏提供能量。 3）便携通信领域 近年来，WPT在便携通信领域也日渐风靡。并已有不少高科技公司涉及这一领域，如美国Splash Power公司和Power Cast公司。Power Cast 公司开发的电波接收型电能储存装置是以美国匹兹堡大学研发的无源型RFID技术为基础，通过射频发射装置传递电能。而Splash Power公司则以ICPT技术为突破，开发了手机充电平台。香港城市大学的许树源教授也通过深入研究，研制出

40、了基于ICPT的手机、MP3等便携式通信设备充电平台，并已开始进行成果转化。 4）航空航天领域 微波电能传输在航空航天和电力领域已开始得到应用。日本邮政省通信综合研究所和神户大学工学部于1995年成功地开发了利用微波输送5kW电力的无线输电系统。该系统输送的电力，主要作为飞艇的能源来使用。通信综合研究所、神户大学、通产省机械技术研究所等共同开发的WPT系统是由直径为3m的抛物面天线，向飞艇集中发送微波，用安装在飞艇上的特殊天线接收，送电用的天线附有跟踪装置。即使飞艇随风漂移，也可准确跟踪完成送电。 MPT技术的发展也推动了空间太阳能发电和卫星技术的革新。空间太阳能电站发出的电能可通过微波向卫星

41、和地面传输电能。空间太阳能电站中的WPT技术发展经历了很多的阶段，发射，反射和接收技术等得到了很大的发展。微波频率已突破传统的2.45GHz，提高到5.8GHz，大大减小了WPT系统的体积，降低了电站成本。美国、俄罗斯、日本等国在MPT技术上的最大问题是传输效率不高，发射与接收效率不高，大气衰减严重。在整个无线电能传输系统中，电流至微波的转换效率很低，因此首先要提高微波发生器的转换效率。 5）水下探测领域 水下探测也是WPT系统的一个重要应用领域。美国Wisconsin大学在这方面率先展开了研究。采取的主要技术是ICPT技术，其分离式变压器采用的是线性同轴绕组变压器。Wisconsin大学的研究小组对WPT系统在水下的额外阻抗和功率损耗，同轴变压器的设计原则，变换器原、副边侧的电路拓扑以及传输电缆的设计均进行了深入地研究。该课题小组研制的样机耦合传输功率为500VA。 CWT 图5水下无线电能传输系统 水下高频功率传输，损耗是关键问题。由于海水是优良导体，其电阻随着频率的增长而增加。随着工作频率的提高，海水导电面积减小，电流主要从电缆流通。海水作为导体损耗增加。在研究水下电能传输时，可将海水看作与原边绕组同轴匝链的绕组，通过增加耦合来限制电流路径，以减小耦合海水的损耗。水下电能传输可用于深海潜水，深海油田与深海采矿。同时，水下电