浅析无线充电技术的主要分类及应用现状

陈军 神东补连塔煤矿 017209

引言：在过去的100年里，随着技术和人类社会的快速发展，人们的生活节奏加快了，对高性能和实用性产品的需求在不断的增长。而无线充电技术作为一个领域的技术突破，近年来无线电技术的应用在电动剃须刀、电动牙刷、手机、平板电脑，以及低功率电子和电器产品中都取得了很好的效果，满足了人们的日常生活。随着大功率无线充电技术从实验室进入实际验证阶段，无线充电电动汽车也出现了。

一、无线充电技术

无线充电技术通过磁共振、无线电流、电磁感应等物理材料将电池发射的功率传输到电子器件的过程是无线充电技术的基本原理。无线充电技术的出现简化和促进了充电过程，提高了电能的传输速度。目前，许多无线充电技术都是利用无线磁共振、超声波、无线电流和电磁感应来实现无线充电。

无线充电技术是无线能量传输技术的产物。无线功率传输，又称无线能量传输或无线功率传输，主要通过电磁感应、电磁共振、射频、微波、激光等方式实现非接触式功率传输。根据空间中无线电力传输的不同距离，无线电力传输可分为短程传输、中程传输和远程传输。

（一）短程传输

它是通过电磁感应（ICPT）技术实现的，通常适用于小型便携式电子设备的电源。ICPT主要使用磁场作为支撑，使用变压器将电流通过初级线圈和二级线圈在耦合的作用下，电磁场可以穿透所有非金属物体。电能可以通过各种非金属材料传输，将电能从传输端传输到接收端，无电气连接的电力传输在接收时进行。感应电磁传输功率很大，可高达几百千瓦，但传输距离上限大约是10厘米。

（二）中程传输

电磁耦合共振传输（ERPT）或射频电力传输技术（RFPT），中程传输为移动电话、MP3和其他设备提供无线能量传输。ERPT技术主要利用接收天线固有频率和发射场电磁频率引起的电磁共振的工作原理，通过非辐射磁场实现强电磁耦合。与电磁感应类型相比，电磁共振类型的磁场较低，传输功率可达数千瓦，传输距离长，传输距离3 - 4米。RFPT主要通过功率放大器传输射频信号，通过负载检波和高频整流获得直流电。RFPT距离很远，可以达到10米，但传输功率非常低，从几毫瓦到100毫瓦不等。

（三）远程传输

微波电力传输技术（MPT）或激光传输（LPT）技术已经实现。远程传输对于卫星等空间技术、航天器的电力传输以及新能源的开发和利用具有重要的战略意义。MPT将电能转换成微波，微波通过自由空间传输到目标位置，然后对其进行整流，转换成直流电，供充电使用。微波能量传输适用于大面积、长距离、环境友好的能量传输场景，如空间太阳能电站。LPT是一种高能、传输距离长、传输功率低的激光器。激光具有较高的方向性和能量集中，不存在干扰通信卫星的风险，但障碍物会影响激光与接收设备之间的能量交换，射束的能量在传输过程中会部分丢失。

二、无线充电技术的应用

（一）消费电子产品

可简化手机充电解决方案的形式，为工业设计提供更多想象力。其次，在选择手机材料时，第一种无线充电方案会导致金属外壳严重受热，对安全构成威胁。长期以来，无线充电电话只能使用塑料外壳，而高通无线充电解决方案已经有效地解决了这个问题。

（二）电动汽车

新能源节能技术的应用是低碳经济的核心。电动汽车可以更好地解决传统汽车排放和能源短缺的污染问题，也是中国新兴的战略性产业。作为推广大规模应用电动汽车的重要前提和基础，电动汽车充电设施的建设一直是人们关注的焦点。新能源工业的发展，特别是纯电动汽车的迅速增长，将地对电动汽车充电方式的多样化和便利性提出更高的要求。随着无线充电技术的成熟，电动汽车将成为无线充电最具潜力的最大市场。目前，浙江省将建设中国第一条无线充电高速公路 - 杭沙峪高速公路预计将于2020年通车。电磁感应线圈在路面下预设，车辆装载时进行高速行驶，解决了充电桩数量在一定程度上受到限制的问题。

（三）医疗设备

植入人体的医疗器械的安全性和舒适性是两个主要因素。目前，大多数医疗器械仍由电池供电。这种类型的设备需要更换电池的程序，这无疑会导致患者的继发性疼痛。可充电无线充电技术可以将中小型医疗设备植入体内，避免损坏相关的二次操作，使医疗设备更加可靠和安全，减少医疗废物的产生，更加环保。目前左心室辅助装置的电源系统等，都使用无线充电技术，从而大大解决植入式医疗装置的可靠性。

结论：随着电子产品的不断发展，未来智能时代对于无线充电技术的需求将会越来越高，相比于现在的有线充电设备而言，无限充电技术有着诸多的便利之处，这样的充电方式对于普通民众而言是非常便捷的技术工具。尽管现阶段无限充电的市场占有率还不是很高，这主要是因为现阶段无限充电技术还存在一些技术和功能上的问题问题，现阶段无限充电技术还不成熟，在一些应用场景中其功率不足以满足需求，此外由于无限充电技术的高成本和高制造门槛也阻碍了无线充电的大规模应用。