新知丨无线充电黑科技:磁共振技术

来源: 中国科学院深圳先进技术研究院

发布日期: 2017-08-26 07:00:00

中国科学院深圳先进技术院数字所的无线充电创新团队正在研发一种高效率的无线充电技术,利用磁共振技术实现“隔空充电”,效率高达90%以上,且能实现多设备同时充电。该技术有望在未来几年内实现大规模应用,解决现有接触式充电方式的不足。

继共享单车后,共享充电宝成为又一个备受资本追捧的“风口”。中国科学院深圳先进技术院数字所的无线充电创新团队,他们正研发一种高效率的无线充电“黑科技”,这支团队由美国哥伦比亚大学的终身教授,IEEE Fellow王晓东带领,核心成员有六名博士,均有研究无线通信和电子电路的背景。团队依托深圳先进院数字所,专注于磁共振针对小功率应用场景的技术研发、产品定制。

他们于2015年入选深圳市“孔雀团队”计划,并获得深圳市科创委和先进院资金、技术和平台等多方面支持。

目前,团队已完成了磁场共振耦合关键技术和设备的研发,制作出无线充电系统原型。只需要把物品靠近磁共振线圈,就能实现“隔空充电”。团队的赵毓斌介绍,用磁共振技术实现无线充电,充电距离在半米以内都是有效的,充电效率非常高,在一个较近的距离,效率能达到90%以上,与有线充电的体验几乎一样。

目前,他们做出的无线充电系统,实现了发射线圈10cm以内都是接收区。这意味着手机在此距离内可以随意“活动”,拿起、放下都没问题。用这种充电方式给手机充电和我们用充电线充电的功率相同。

目前为止,市面上常见的无线充电多采用“电磁感应耦合”方式,既接触式、感应式的充电方式。电动牙刷、Apple Watch以及最近新出的三星S8系列的无线充电功能都采用了这种方式。

每次充电时,产品不需要通过一根电源线和电源相连。但“无线”也仅止于此,充电的底座需要插电,产品需要以小于5mm的距离准确贴合到充电板上的充电区域。而现在提供无线充电设备的公共区域并不多,这种形式也不利于个人携带,所以效率并不高。

用磁共振技术实现的无线充电,优点不仅仅在于改善了接触式充电不够称心如意的用户体验,它还可以实现多设备同时充电,且不论手机还是其他设备外壳是金属还是玻璃材质,只要装备了接收线圈,都能充电。电路中6.78MHz的频率能避免干扰电子设备和人体辐射伤害。这种方式既能实现一定距离的无线充电,也有较高的充电效率,还不会浪费能量。

未来,一张桌子上平铺着线圈,在有效距离内任意拿起或放下手机都可以充电。

出门不用担心没带充电宝,也不用担心手机没电借不出充电宝,我们只需要走进一个商场,一家饮品店,又或是一家饭馆,在时间间隙中就可以完成充电。这种场景,到2020年很有可能实现。除了满足基本的应用场景——为智能手环、智能手表、智能手机等充电,这项技术在细分领域也有许多应用场景,而且已有部分落到实处。

团队与装饰公司合作,推出灯饰;和无人机公司合作,设计“工业级无人机的充电停机坪”解决方案,为轨道交通的巡检机器人设计充电解决方案。

赵毓斌介绍,接下来,他们将把发射线圈、电路集成芯片。未来的手机将会内置接收线圈和相应的芯片。此外,团队致力实现大规模无线充电设备的互联互通,用以构建无线充电网络。此外,微波无线充电以其可能实现远距离充电的特点,也被给予厚望。

但赵毓斌说,微波辐射衰减太大,充电效率很低,手机对于微波就是大功率器件,目前还不是理想的解决方案,离产业化距离太远。通过上面的介绍,你可能已经意识到,现在市场普遍使用的接触式充电并不是无线充电最好的解决方案,但能实现远距离隔空充电还需要太多的技术突破。磁共振技术是近几年可以期待的解决方案。

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