具備這四個特徵,才有資格稱為下一代無線充電技術

2020-12-06 EDN電子設計技術

由ASPENCORE旗下EET電子工程專輯、EDN電子技術設計、ESMC國際電子商情、機器人網主辦的《創源2019國際電子產業鏈資源對接大會》於2019年5月23日在深圳舉行。卡珀林智能科技董事長李雲輝從能源角度，信息、大數據、人工智慧算法等角度分享了下一代無線充電技術帶來的商機。ueVednc

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無線技術應用體驗局限大

一百多年前偉大的發明家、科學家特斯拉提了出無線充電自由能量概念，但初步應用是在2007年MIT的實驗，點燃了無線充電的新浪潮。直到2017年左右，蘋果和寶馬對無線充電技術的引入標誌了該技術達成工業應用。

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自此，無線技術開始應用於電動汽車、嵌入式醫療設備、室內無線傳能環境等領域。ueVednc

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但總結各領域的無線技術的使用實踐經驗發現，當下無線能量傳輸，能量的獲取還是束縛非常大，即使當下市場上已經有小功率的手機無線充電產品面世，但其使用體驗仍不如人意。因此市場迫切需要「下一代無線充電技術」來實現無線充電技術「實現無線化、移動化的能源自由接入」的初衷。可見，技術的發展還需要一定的周期，當下的無線充電還面臨許多的技術壁壘。ueVednc

三類無線充電技術對比

現有的無線充電技術，雖然充電可以充，但還是存在缺陷。為什麼大家都感覺無線充電很好，但市場空間沒有打開，還是有技術原因。比如充電距離，使用距離非常短，位置的移動性非常差，包括局限性比較多，能不能給多個設備同時供電，可不可以在大範圍裡給多部手機同時供電，邊玩邊充。當前的無線充電技術還是有一定的局限性。ueVednc

李雲輝按將無線充電技術分為三種：磁感應耦合（QI標準）、磁共振耦合（Airfuel標準）、磁近場調控進行了對比。ueVednc

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磁感應耦合（QI標準）：因其在安全性和穩定性，以及成本上的一定優勢，而成為當下商用最為廣泛的技術，但其使用的密繞線圈難與集成，熱耗散差，兩線圈之間無線電能傳輸效率會隨著增加和角度變化急劇衰減，並且位置的偏移也會對效率又巨大影響，而所有這些不利因素都來源於磁場的迅速發散。換而言之，該技術存在傳輸效率低、傳輸距離短、位置固定的缺點。

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磁共振耦合（Airfuel標準）：利用兩線圈之間的共振增加磁場之間的耦合，而其共振率會嚴重依賴於兩個線圈之間的相對位置。並且，該技術缺乏對磁場空間分布的調控能力。換而言之，該技術雖然可以實現移動無線充電的目的，但可移動的同時也存在效率不穩定/待機功率高的問題，還存在電路及元件發熱問題。ueVednc

磁近場調控：卡柏林創新研發的智能無線充電技術，在磁共振耦合技術的基礎上，特別加入磁場分布智能調控技術來實現的磁場的精確控制。在無線充電的基本物理原理上，有些獨特的特點：具有磁場精確控制的能力，把原來空間裡傾向於發散的磁場收攏起來，收到比較狹小的空間，這樣就可以使得接收端做到小型化，包括在大的範圍裡給小的負載進行供電、移動化等等都有可能性。此外，全PCB設計使其體積輕薄，能量傳輸效率高（～70%），可實現較遠充電距離，且移動式系統穩定、待機功率低（0.01w左右）。ueVednc

通過以上三種技術的對比，李雲峰總結出了下一代無線充電技術應具備四個特徵：ueVednc

  1. 超距輸電：小功率應滿足5-20釐米的遠距充電，大功率應做到30釐米以上的充電需求。
  2. 多負載：一對多、小型化、多功率段
  3. 動態充電：大自由度、快速響應、穩定保護
  4. 超低待機功耗：待機功耗低，空載時接近零損耗，帶來增強的產品安全性及電磁兼容性。

即將引燃五大無線充電應用

在技術上有突破之後，其應用場景就有了無線的想像空間。那麼是不是可以從原來比較有限的市場應用，逐步拓展到多場景無線充電自由能量供應的應用上去？有沒有可能在比較多的場景裡都進行無線充電自由能量獲取的應用呢？ueVednc

李雲峰表示：下一代無線充電技術特徵的技術，即將引爆無線充電市場中的五大應用：ueVednc

1、移動智能設備：傳統的標準無線接收發射線圈，幾乎不可能有效的導入到如藍牙耳機等1-30瓦的小型可穿戴設備領域裡，但通過卡柏林智能無線充電的磁場精確控制特點，就有可能把能量導入進來。手機、手錶，可以提供大面積、多負載、可移動充電的比較好的使用體驗。ueVednc

2、智能設備及小家電：WIFI的普及使智能設備擺脫了網線的束縛，但仍擺脫不了電源線「陰霾」。 但通過大面積發射、小面積接收、多負載、移動式的無線充電，就可把所有的充電負載都通過無線方式接入能量。所有的智能設備都在一個桌面上統一進行能源管理，省去了非常多電路接口。ueVednc

3、廚衛家電：家居環境中，廚衛功率需求略微大，高達1000-3000瓦，它需要對多負載同時進行供電，而且卡珀林所能提供的方案是做到和位置關係不大的比較自由的充電。ueVednc

4、商業機器人應用：當下的倉儲物流機器人及倉儲無人機應用頗受關注，但其續航仍待進一步改進。下一代無線充電技術達到一定成熟度之後，能在地面做鋪設，大功率邊走邊充，給倉儲貨運無人機和無人小車一個動態的穩定、連續的充電，可能是終極理想狀態。ueVednc

5、對未知領域的探索：水下、礦下以及醫療應用場景仍值得思考。ueVednc

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