電磁感應(yīng)和磁場共振無線充電方式原理

　　無線充電技術(shù)對(duì)于現(xiàn)代人來說并不陌生，現(xiàn)在有許多手機(jī)已經(jīng)具備這種功能。目前市場上的iPhone8/iPhoneX就支持無線充電功能，但充電功率僅為7.5w，三星公司也推出了無線充電新款據(jù)說可以達(dá)到15w的充電功率。但目前與有線充電差距還是很大的，我們只能稱之為無線慢充，而且據(jù)使用者介紹，這種充電方式電池比較容易發(fā)熱。不僅在手機(jī)行業(yè)，電動(dòng)汽車也是熱門行業(yè)，汽車能夠?qū)崿F(xiàn)無線充電，甚至家里的許多家用電器都實(shí)現(xiàn)無線充電，那能夠給人類帶來很大的便捷，你完全不用擔(dān)心什么忘記充電了，什么沒電了。所以在無線充電領(lǐng)域，給我們帶來的便捷是巨大的，我們還需要繼續(xù)努力，普及的日子不遠(yuǎn)了。

　　無線充電方式很多，目前我們知道有四種方式：1、電場耦合式;2、電磁感應(yīng)式;3、磁場共振式;4、無線電波式。但由于電場耦合方式和無線電波這種方式的傳輸功率較小，目前常用的是電磁感應(yīng)和磁場共振。

　　一、電磁感應(yīng)充電技術(shù)

　　電流通過線圈，線圈產(chǎn)生磁場對(duì)附近線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢從而產(chǎn)生電流，這種充電方式的轉(zhuǎn)化效率較高，但傳輸距離較短達(dá)到0mm～10cm左右，而且對(duì)擺放位置要求較高，只能對(duì)準(zhǔn)線圈一對(duì)一進(jìn)行。金屬感應(yīng)接觸還會(huì)產(chǎn)生熱量造成發(fā)熱現(xiàn)象?；诖艌龈袘?yīng)的無線充電技術(shù)，本質(zhì)上和空心變壓器差不多，原理簡單，技術(shù)成熟，成本低廉，是一種已經(jīng)廣泛普及的技術(shù)。不過磁場感應(yīng)技術(shù)的缺陷是傳輸距離短，充電設(shè)備擺放位置自由度低。

　　該技術(shù)目前不僅應(yīng)用于手機(jī)，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域已經(jīng)有所應(yīng)用，如今的汽車市場中電動(dòng)汽車不再是一個(gè)小眾化市場，隨著國家政策支持和各大廠商的大力宣傳，電動(dòng)汽車的保有量在不斷上漲，這是一個(gè)喜人的想象。但問題也隨之而來，公共電樁的匱乏、充電時(shí)間漫長給電動(dòng)汽車車主帶來不小的煩惱，在日常的使用中電動(dòng)汽車還不能完全滿足人們?nèi)粘５乃谐鲂行枨?。續(xù)航問題制約了出行的距離，中途汽車沒電了真的只能干著急，即使在北京這樣的現(xiàn)代化大都市想要隨時(shí)找到能用的公用電樁也是一種奢望。近日，有媒體報(bào)道美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室在無線充電領(lǐng)域取得重大突破，一個(gè)20千瓦的無線充電系統(tǒng)充電效率達(dá)到90%，充電速度是通常使用的插電式電動(dòng)汽車設(shè)備的3倍。這一技術(shù)如果得到廣泛應(yīng)用，將對(duì)大型大功率汽車的無線充電有推動(dòng)作用，從而使得電動(dòng)汽車能應(yīng)用在更多領(lǐng)域，快速便捷的充電模式將增加消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車的接受程度。

　　二、磁場共振充電技術(shù)

　　磁場共振技術(shù)的崛起源于2008年MIT的一場實(shí)驗(yàn)，研究員隔空點(diǎn)亮了一個(gè)60W的電燈泡，第一次讓世界認(rèn)識(shí)到無線充電還能這么玩。相比磁場感應(yīng)技術(shù)，磁場共振的優(yōu)勢在于能在更大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效的能量傳遞，實(shí)現(xiàn)更高的空間自由度。因此其可靠性更高，而且支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)充電。

　　發(fā)送端遇到共振頻率相同的接收端，由共振效應(yīng)進(jìn)行電能傳輸。這種充電方式傳輸距離較遠(yuǎn)，同時(shí)傳輸?shù)墓β瘦^大適合遠(yuǎn)距離大功率充電。但這種充電方式效率較低，傳輸過程中有較大的損耗，距離越遠(yuǎn)，傳輸功率越大，損耗也就越大。更重要的是必須對(duì)使用的頻段進(jìn)行保護(hù)免受外界因素干擾。

　　就目前的技術(shù)來講，兩種充電方式都存在一定的優(yōu)缺點(diǎn)，總體來說它們只能在固定的位置和范圍內(nèi)進(jìn)行充電，對(duì)于移動(dòng)設(shè)備來講還是不夠便捷。所以科研人員又在極力開發(fā)可以隨時(shí)隨地充電的方式。

　　美國的科學(xué)家們總會(huì)有一些奇思妙想，他們竟然打算將無線充電的技術(shù)應(yīng)用到高速公路上。在公路的柏油層下方，按一定的距離布置初級(jí)線圈，當(dāng)電動(dòng)汽車從上面經(jīng)過時(shí)，就能進(jìn)行充電。將使移動(dòng)式無線充電成為現(xiàn)實(shí)，公路自身變?yōu)樘烊怀潆妶鏊?。試想一下，?dāng)你開著一臺(tái)電動(dòng)汽車行駛在可以充電公路上，看著電池電量在緩慢增長，駛達(dá)目的地的時(shí)候，可能會(huì)比出發(fā)時(shí)的電量還要多。解決了致命的續(xù)航問題，那將是電動(dòng)汽車最大的優(yōu)勢。