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浅析谐振耦合式无线充电技术
作者:杨盟瑶毛先柏徐传煜潘东来源:《中国新通信》2014年第01期
【摘要】谐耦耦合式能量无线传输技术是一种新型的电能传输技术,具有重要的研究价值和实用价值,因而受到了学术界和工业界广泛关注。本文介绍了谐振耦合式无线充电技术的国内外研究现状,并针对该技术在电能传输上存在的部分疑难问题提出了相应的解决方向,然后阐述了该技术与RFID、智能家居、电动车等领域的创新结合,最后展望了其发展前景。
【关键词】谐振耦合无线充电RFID智能家居
一、引言
所谓无线充电技术通常指的是电能的无线传输技术,通俗的说,就是不借助实物连线实现电能的无线传达。这样做的好处是方便、快捷,减少在苛刻条件下使用电缆带来的危险性等。关于无线充电技术的研究开始较早,早在1900年,尼古拉特拉斯就开始无线电能传输的实验,经过一百多年的发展,关于无线传电的方法多种多样,但是基本原理大概可以分为以下三种:电磁感应式、无线电波式、谐振耦合式,通过非辐射磁场内两线圈的共振效应实现中距离的无线供电。
从表1对比可知,谐振耦合式无线充电技术的非辐射性、高效率等优点是其它无线充电技术无法相比的。所谓谐振耦合式就是利用接收线圈的电感和并联的电容形成共振回路,在接收端也组成同样共振频率的接收回路,利用谐振形成的强磁耦合来实现高效率的无线电能传输。该技术的出现引起了国内外学术界与工业界的巨大兴趣,被公认为目前最具发展前景的一种无线能量传输技术方案。
但是目前基于谐振耦合式的无线充电技术的研究偏向理论化,缺乏对实际应用有定量指导意义的研究成果,同时此技术传输功率较小远远不能完成大功率能量传输,也存在着能量损失较高等缺陷。但毋庸置疑,谐振耦合式无线充电技术对充电设备位置的灵活性以及充电设备的高效匹配性具有重要的实用价值。
二、国内外研究现状
无线能量传输的构想最早可以追溯到19世纪80年代,由著名电气工程师(物理学家)尼古拉特斯拉(NikolaTesla)提出。为证实这一构想,特斯拉建造了巨大的线圈用于实验使用。由于实验耗资巨大,最终因财力不足没有得到实现,随后也一直被技术发展水平所限制。
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国外对无线充电技术的研究开展的比较早。1968年,美国著名电气工程师PEGlaser在WCBrow
提出的微波无线能量传输(WPT)概念的基础上提出了卫星太阳能电站(SSPS)的概念。随后美国,日本和欧洲等国都试r