Безпроводная зарядка использует электромагнитное поле для передачи энергии между двумя объектами посредством электромагнитной индукции . Обычно это делается с помощью зарядной станции . Энергия передается через индуктивную связь на электрическое устройство, которое затем может использовать эту энергию для зарядки батарей или запуска устройства.
Индукционные зарядные устройства используют индукционную катушку для создания переменного электромагнитного поля внутри зарядной базы, а вторая индукционная катушка в портативном устройстве получает энергию от электромагнитного поля и преобразует ее обратно в электрический ток для зарядки батареи. Большие расстояния между катушками отправителя и приемника могут быть достигнуты, когда система индуктивной зарядки использует резонансную индуктивную связь .
Последние достижения в эту резонансную систему включают в себя использование катушки подвижной передачи (т.е., установленные на платформе подъемной или руку) и использовании других материалов для катушки приемника , изготовленная из серебра гальванической меди или иногда алюминий , чтобы минимизировать вес и уменьшить сопротивление из — за эффект кожи .
История
Передача энергии была самой первой попыткой использования радиоволн в качестве среды. Радиоволны были впервые предсказаны в 1864 году Джеймсом Максвеллом. Никола Тесла считал, что беспроводная передача энергии возможна и вероятна. Он построил так называемую «Башню Тесла», представляющую собой гигантскую катушку, соединенную с башней высотой 200 футов с шаром диаметром 3 фута. Тесла накачал 300 кВт мощности в устройство; Катушка резонирует на частоте 150 кГц. Эксперимент не удался из-за того, что мощность рассеивалась во всех направлениях.
В 1960-е годы было проведено много исследований по использованию микроволн для передачи энергии. У. К. Браун сделал то, что он назвал «ректенна». Это устройство получало радиочастоты и преобразовывало их в постоянный ток. Браун преуспел, но с низкой эффективностью.
Были также попытки передачи энергии через индукцию. Впервые он был использован, когда в 1894 году М. Хутин и М. Ле-Блан предложили устройство и метод для питания электромобиля. Однако двигатели внутреннего сгорания оказались более популярными, и эта технология была на время забыта.
В 1972 году профессор Дон Отто из Университета Окленда предложил транспортное средство, приводимое в действие индукционным способом с использованием передатчиков на дороге и приемника на транспортном средстве.
В 1977 году Джон Э. Тромбли получил патент на «Зарядное устройство с электромагнитной связью». Патент описывает заявку на зарядку аккумуляторов для фар для шахтеров. US 4031449
Первое применение индуктивной зарядки, используемой в Соединенных Штатах, было выполнено Дж. Г. Болгером, Ф. А. Кирстеном и С. Нг в 1978.
В Калифорнии в 1980-х годах был изготовлен автобус, который работал от индуктивной зарядки, и примерно в это же время во Франции и Германии проводилась аналогичная работа.
В 2006 году MIT начал использовать резонансную связь . Они могли передавать большое количество энергии без излучения на несколько метров. Это оказалось лучше для коммерческих нужд, и это был важный шаг для индуктивной зарядки.
Консорциум Wireless Power Consortium (WPC) был создан в 2008 году, а в 2010 году они установили стандарт Qi . В 2012 году был основан Альянс за беспроводное питание (A4WP) и Альянс Power Matter (PMA). В 2013 году был создан Консорциум беспроводных источников энергии для практических применений (WiPoT). Консорциум по сбору энергии (EHC) был также основан в Японии в 2010 году. KWPF) в 2011 году. Целью этих организаций является создание стандартов для индуктивной зарядки.
Области применения
В этом разделе не процитировать любые источники . Пожалуйста, помогите улучшить этот раздел , добавив ссылки на надежные источники . Неисследованные материалы могут быть оспорены и удалены . ( Сентябрь 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это шаблонное сообщение )
Применения индуктивной зарядки можно разделить на две широкие категории: низкая мощность и высокая мощность:
Приложения с низким энергопотреблением обычно поддерживают небольшие потребительские электронные устройства, такие как сотовые телефоны , портативные устройства, некоторые компьютеры и аналогичные устройства, которые обычно заряжаются при уровнях мощности ниже 100 Вт.
Наиболее заметная область применения индуктивной зарядки высокой мощности — поддержка электромобилей, где индуктивная зарядка представляет собой автоматическую и беспроводную альтернативу зарядке от плагинов. Уровни мощности этих устройств могут варьироваться от примерно 1 киловатта до 300 киловатт или выше. Все системы индуктивной зарядки большой мощности используют резонансные первичные и вторичные катушки.
Преимущества
Защищенные соединения — Отсутствие коррозии, когда электроника закрыта, вдали от воды и кислорода в атмосфере. Меньший риск электрических неисправностей, таких как короткое замыкание из-за повреждения изоляции, особенно когда соединения сделаны или часто ломаются.
Низкий риск заражения — для встроенных медицинских устройств передача энергии через магнитное поле, проходящее через кожу, позволяет избежать риска заражения, связанного с проводами, проникающими в кожу.
Долговечность — без необходимости постоянно подключать и отключать устройство, значительно снижается износ разъема устройства и соединительного кабеля.
Повышенное удобство и эстетическое качество — нет необходимости в кабелях.
Автоматическая индуктивная зарядка электромобилей большой мощности позволяет проводить более частые зарядки и, как следствие, увеличивать дальность движения.
Индуктивные системы зарядки могут работать автоматически, независимо от того, подключены и отключены люди. Это приводит к повышению надежности.
Технология автономного вождения применительно к электромобилям зависит от автономной электрической зарядки. Автоматическая работа индуктивной зарядки решает эту проблему, позволяя машине теоретически работать бесконечно.
Индуктивная зарядка электромобилей на высоких уровнях мощности позволяет заряжать электромобили в движении (также известный как динамическая зарядка).
Недостатки
Следующие недостатки были отмечены для устройств с индуктивной зарядкой малой мощности (то есть менее 100 Вт). Эти недостатки могут быть неприменимы к системам индуктивной зарядки электромобилей большой мощности (более 5 киловатт).
Медленная зарядка — из-за более низкого КПД устройства заряжаются на 15 процентов дольше, когда подводимая мощность равна.
Более дорогой — для индуктивной зарядки также требуется приводная электроника и катушки как в устройстве, так и в зарядном устройстве, что увеличивает сложность и стоимость производства.
Неудобство — когда мобильное устройство подключено к кабелю, его можно перемещать (хотя и в ограниченном диапазоне) и использовать во время зарядки. В большинстве реализаций индуктивной зарядки мобильное устройство должно быть оставлено на подушке для зарядки, и поэтому его нельзя перемещать или легко управлять во время зарядки. В некоторых стандартах зарядка может поддерживаться на расстоянии, но только между передатчиком и приемником.
Совместимые стандарты — Не все устройства совместимы с различными индуктивными зарядными устройствами. Однако некоторые устройства начали поддерживать несколько стандартов.
Неэффективность — Индуктивная зарядка не так эффективна, как прямая зарядка. В одном приложении заряжаемый телефон нагревается. Продолжение воздействия тепла может привести к повреждению аккумулятора.
Новые подходы снижают потери при передаче благодаря использованию сверхтонких катушек, более высоких частот и оптимизированной электроники привода. Это приводит к созданию более эффективных и компактных зарядных устройств и приемников, облегчая их интеграцию в мобильные устройства или аккумуляторы с минимальными необходимыми изменениями. Эти технологии обеспечивают время зарядки, сопоставимое с проводными, и они быстро находят свой путь в мобильные устройства.