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无线电力传输带来巨大机遇

作者:本站  来源:转载  浏览:1131  发布时间:2017-11-29

本文为转载,原文链接:无线电力传输带来巨大机遇

根据ResearchandMarkets日前发布的报告称,2017年全球无线电力传输市场收益将达到65.63亿美元。预计到2022年,这一数据将增至158.56亿美元,期间年复合增率高达19.29%。

智能手机,笔记本电脑,平板电脑等消费类电子产品的应用推动了这一市场的发展。然而,实现其他领域无线充电的可能性才是推动全球无线电力市场在预测期内的增长的主要因素。而且,消费者对于无线充电的好处的认识正在补充这个市场的增长。

无线电力传输为未来带来了巨大的潜力。在短期内,消费电子产品部门正在推动这一市场,主要用于便携式设备,包括智能手机,平板电脑和可穿戴电子设备。可穿戴设备也被称为科技或时尚电子产品,是包含计算机和先进电子产品的服装和配件。

然而,从长远来看,无线电力传输在医疗,国防和汽车等其他应用领域的发展和整合将带来巨大的机遇。例如,电动车辆的无线充电开始出现,作为插入充电的替代方案。无线充电使充电底座与车辆电池之间的能量传输成为可能。

由于国际,地区和当地的参与者多元化,全球无线电力传输市场充满竞争力。然而,一些国际企业由于品牌形象和市场占有率而占据了主要市场份额。不过,高速的市场增长和有利的政府政策进一步吸引了更多的市场参与者,同时加强了竞争对手。竞争格局细节策略、产品和投资由不同技术和公司的主要参与者来完成,以提高他们的市场占有率。

如果能给行驶在高速公路上的电动汽车充电,这将降低电动汽车的使用成本并消除人们对其行驶里程的担忧,从而可能使电力成为车辆的标准燃料。

现在,斯坦福大学的科学家们已经通过将电力无线传输至近距离的移动物体上,克服了上述未来情景的主要障碍。这一研究成果发表在6月15号的《自然》杂志上。

斯坦福大学电子工程学教授及该研究资深作者范善辉表示:“我们研发的新技术除了可以促进电动汽车和诸如手机之类的个人电子设备的无线充电,也许还可以使制造业中固定的机器人活动起来。我们仍然需要大幅提高传输给电动汽车的电量,但是我们可能没必要过多地提高其行驶里程。”

2007年,麻省理工学院研发了向数英尺远的静止物体无线输电的技术,斯坦福大学的最新成果则是建立在其基础之上。

在新的研发工作中,该团队能将电流无线传输给移动的LED灯泡。在上述演示实验中,给LED灯泡充电只需要1毫瓦的功率;但是,给电动汽车充电却需要几十千瓦的功率。该团队目前正致力于大幅提高充电功率,并对传输系统进行调整,以延长传输距离,提高传输效率。

汽车可行驶里程

无线充电能够弥补插电式电动汽车的主要的缺陷——有限的可行驶里程。特斯拉汽车公司期望其即将上市的Model3单次充电可行驶200英里以上;已经上市的雪佛兰Bolt所刊登的广告显示其可行驶里程为238英里。但是,电动车的蓄电池充满电通常需要耗费几个小时。“行驶充电”系统将克服这些限制。

范善辉教授说:“理论上,在无须停车进行充电的情形下,人们可以无限地驾驶一辆车。我们所期待的是,当驱车行驶在高速公路上时也能给电动汽车充电。路面下方可以埋设一组载流线圈,与电动汽车底部的线圈产生相互作用,从而给汽车充电。”

一些交通运输专家设想出了一个自动化的高速公路系统,在这样的高速公路上行驶的无人驾驶电车可通过太阳能或其他可再生能源无线充电。该系统的目标是减少交通事故,并在降低温室气体排放的同时显著改善交通流量。

无线技术也能够协助无人驾驶汽车的GPS导航,GPS的精度约35英尺。为了安全起见,自动汽车必须行驶在嵌有发射机线圈的车道中央,这将为GPS卫星提供极为精准的定位。

磁共振

斯坦福大学与其他参与研究的大学所研发的中程无线电力传输装置的基础是磁共振耦合。正如同主要的发电厂通过磁铁间线圈的转动产生交流电,进而通电线圈的移动会产生振荡的磁场一样,振荡的磁场又会引起邻近线圈中电子的振荡,从而实现电力的无线传输。如果两个线圈被调到相同的磁共振频率且被置于合适的角度上,电力传输效率会得到进一步提高。

但是,只有当电路的频率与物体移动的频率相同时,才能产生持续电流。因此,要么使能量传输线圈与接收线圈的位置保持不变,要么传输与接收装置能自动且持续地调谐——这是个相当复杂的过程。

为了应对上述挑战,斯坦福大学的研究团队去掉了发射器中的射频源,取而代之的是可在市场上购买到的电压放大器和反馈电阻器。该系统可在无人干涉的情况下自动计算出传输线圈与接收线圈在不同距离时的恰当频率。

该项研究的第一作者SidAssawaworrarit表示:“即使接收线圈的方向发生改变,加置的电压放大器也能使能量在三英尺范围内有效地传输,因而我们不必设计连续自动调谐的电路。”

Assawaworrarit通过在接收线圈上放置LED灯泡来测试上述方法。传统的设备无法主动调谐,LED灯泡的亮度将随着与线圈距离的扩大而变暗。在新的设备中,接收器在距发射源三英尺的范围之内时,灯泡的亮度始终保持不变。范善辉团队已为最新的技术进展申请了专利。

斯坦福大学的科研团队所使用的是现成的、效率仅有百分之十的放大器。他们表示:“定制的放大器能将这种效率提高到百分之九十以上。”

范善辉教授说:“我们需要重新考虑的不仅包括如何为汽车传输电力,而且还包含如何将电力传输到我们身体内外的小型医疗设备中。对任何能从动态无线充电获益的东西而言,这都可能是极为重要的。”

无线充电引发家庭电力革命

目前,无线充电服务的主要应用范畴是以智能手机为主,但是,随着对中、高功率的支持,将会看到越来越多的穿戴式设备、厨房家电用品、笔记本电脑与汽车等设备都能够提供无线充电服务。”对于无线充电技术的未来,WPC主席MennoTreffers认为市场将出现许多令人赞叹、耳目一新的产品服务。

在家电领域,小家电已经很容易就能看到无线充电技术的踪迹。比如电动牙刷、电动刮胡刀、食物搅拌器、电饭煲、果汁机、拖地机等,而海尔更是将无线充电技术应用在了冰箱和油烟机等大功率家电中。

科技界对家用电器全面改采直流供电一直有很高的兴趣,许多家电大厂都曾倡导过全直流家电。但由于交流电已经存在百年之久,要让这么庞大的生态系统翻转,必然是一场长期抗战。不过,在无线充电等新一代电力传输技术逐渐普及后,除了少数大型家电,如冷气、洗衣机、电冰箱还必须仰赖交流电之外,其他中小型家电要改用直流供电,阻碍会小很多。

无线充电生态将引发家庭电力革命软磁、线圈受益最大

也就是说,未来家电和IT产品已不再需要从交流电降压整流至直流电的变压器,这可减少些交流转直流的功率损耗。

罗姆半导体公司LSI产品开发本部应用工程部部长山本勋认为,无线充电未来将朝中大功率方向前进,未来也会有更高功率的标准问世。因此,未来家中电器设备逐渐改用直流电并非异想天开,只是需要时间酝酿。

另外,无线充电芯片供应商上海楚山科技创始人兼CEO郝鹏博士也将目光投向了家电市场,并认为家电市场在无线充电是蓝海市场,准备切入家电市场。

而今年5月10日,全国家用电器标准化技术委员会无线电能传输家电分技术委员会(SACTC46/SC16)秘书徐芳,与国际无线电力联盟WPC主席MennoTreffers在深圳正式签署联络协议。根据协议,双方将在各自的标准制定过程中交换意见,并在无线电能传输技术及标准推广活动中展开战略合作。未来,无线充电将开始加速打入家电领域。