什么叫无线供电?

相信有不少人知道无线供电。无线供电是不通过连接器、金属接点等作为媒介,传输功率的技术。被称为非接触充电、非接触功率传输、无线供电等。无线供电技术在充电时不需要电源线,因此有望提高设备连接的安全性、防水性、防尘性,同时具有标准规格,一个供电装置能用于各种终端,有望得到极大的普及。

无线供电的优点

向便携式设备充电时,以往普遍的方法,是用适配器以有线方式充电。还有用USB充电的方式。这些都是通过连接器,经电缆供电。而无线供电,只需放在充电座上就可以充电。因为不需要连接器,所以能提高设备的防水性、可靠性,没有连接器不良的情况发生。另外,还能制造出设计感十足的产品。如果这个充电座得到普及,那么能在外出地点对各种设备进行充电,不需要携带适配器、电缆等。

无线供电与传统供电(什么叫无线供电)(1)

无线供电方式

无线供电有多种方式。下表为代表性的方式。

方式

电磁感应方式

磁场共振方式

电场耦合方式

电波接收方式

概要

无线供电与传统供电(什么叫无线供电)(2)

无线供电与传统供电(什么叫无线供电)(3)

无线供电与传统供电(什么叫无线供电)(4)

无线供电与传统供电(什么叫无线供电)(5)

大功率化

效率

○(~90%)

△(~60%)

○(~90%)

×

传输距离

×(~数cm)

○(~数m)

×(~数cm)

○(~数m)

【无线供电方式】

■电磁感应方式利用送电侧与受电侧间产生的感应磁通量来传输功率,是普遍的无线供电方式,电路结构简单,小型且成本低。另外高效率也是其优点。传输距离短,容易受位置偏离的影响是其缺点。

■磁场共振方式使送电侧与受电侧的谐振器与磁场共振,从而传输功率的方式。适用于长距离传输,作为EV(电动汽车)的充电用途正在推进开发。其中效率的提高成为了课题。

■电场耦合方式送电侧与受电侧分别连接电极,使形成电容器,通过高频传输功率及在对面侧电极也有电流流过的现象(谐波电流),从而传输功率的方式。虽然与电磁感应方式同为短距离传输,但不易受到位置偏离的影响,且供电部发热少,这是其优点。产生高电压的变压器厚度变大是其缺点。

■电波接收方式在送电侧将电流转换为电磁波,而受电侧的天线接收该电磁波,在整流电路中将其转换为直流电流,是利用电磁场进行供电的方式。 具有数米的长距离传输,但效率低是其缺点。

什么叫电磁感应方式?

如上所述,无线供电有多种方式,其中最普遍的是电磁感应方式。电路结构简单,高效率是电磁感应方式的优点。

电磁感应方式的工作原理

现在说明电磁感应方式的工作原理。电磁感应方式遵循法拉第电磁感应定律。法拉第电磁感应定律,是在消除磁通量变化的方向上产生感应电动势,方程式如下。

V =−(∆Φ/∆) <法拉第的电磁感应定律>(∆Φ/∆ 是极小时间∆内穿过线圈的磁通量的变化

【相对的次级线圈和初级线圈】

无线供电与传统供电(什么叫无线供电)(6)

线圈初级侧供给交流电压时,会产生磁通量。为消除这些磁通量,次级侧产生感应电动势。次级侧产生的功率可以用在设备充电上。

用于送电的初级侧线圈被嵌入在充电座,因此充电座侧称为发射器。用于受电的次级侧线圈相当于便携式设备,称为接收器。这是无线供电(电磁感应方式)的基本结构。实际上,为了商品化,需要进一步优化效率、传输距离、充电稳定性等。

【发射器与接收器】

无线供电与传统供电(什么叫无线供电)(7)

电磁感应方式的推进组织推进组织

电磁感应方式由WPC的Qi标准、AirFuel的AirFuel Inductive标准推进。

WPC Qi

WPC是Wireless Power Consortium的略称,是以无线供电国际标准"Qi"的制定和普及为目的设立的组织。Qi读作"气"。Qi标准以往只有5W以下的BPP(Baseline Power Profile),之后相继制定出15W以下的EPP(Extended Power Profile),因此实现了与有线充电相同能力的无线充电。罗姆作为WPC的正式会员,从普及阶段,即无线供电WPC Qi标准的制定阶段开始参与协商,超前进行了满足市场要求的产品开发。

【Qi 商标】

无线供电与传统供电(什么叫无线供电)(8)

AirFuel

有别于WPC的另一个无线供电组织(AirFuel Alliance)。由PMA(Power Matters Alliance )的PMA标准<电磁感应方式>和A4WP(Alliance for Wireless Power)的Rezence标准<磁场谐振方式>整合而成。现正在推进AirFuel Inductive(旧PMA标准)和AirFuel Resonant(旧Rezence标准)两个不同的标准。

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