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前沿科技:多负载无线电能传输系统的技术瓶颈与未来发展

Cutting Edge Technology: Technical Bottleneck And Future Development of Multi Load Radio Power Transmission System

作者:本站  来源:本站原创  浏览:1218  发布时间:2020-09-10

多负载无线电能传输技术是近年来研究热点之一,它作为无线电能传输中的一个关键技术,广泛应用于移动设备、智能家居、电动汽车等领域,具有广阔的应用范围和研究前景。无线电能传输(Wireless Power Transfer, WPT)技术无需导线或者其他物理连接,通过空间将电能直接传输到负载,具有输电灵活方便等优势。1893年,特斯拉在哥伦比亚世界博览会上首次隔空点亮一盏灯,标志着电能无线传输成为可能。目前,WPT系统的供电对象大多以单个负载为主,通常包括单发射线圈和多发射线圈两种形式,主要应用于便携式电子设备、家用电器、电动汽车、植入式医疗电源等领域。



然而,单负载WPT系统存在以下几方面的不足:①负载唯一,只能进行“点对点”式的无线电能传输,系统的利用率较低;②位置敏感,感应式或谐振式单负载WPT系统仅在发射线圈和接收线圈同轴正对时才能获得最高传输效率,当线圈发生偏移时,传输效率将明显下降;③空间自由度低,单负载WPT系统的发射端一旦固定,接收端的位置也随之固定,难以满足负载位置灵活多变的要求。



同时,随着具有无线接收电能功能的电气电子产品日益增加,如物联网(Internet of Things, IoT)中的传感器,单负载WPT系统无法满足多台设备同时需要无线供电的要求。


因此,多负载WPT成为近年来无线电能传输技术的研究热点之一。多负载WPT系统主要包括单输入多输出和多输入多输出两种形式,发射线圈通过产生足够大的平面磁场,使多个接收线圈同时拾取电能,或产生全方向的空间磁场,使位于发射线圈周围任意位置的负载均能接收电能。随着多负载WPT技术的发展成熟,接收无线电能将像接收Wi-Fi信号一样方便,尤其适用于智能家居、机场、咖啡厅等公共场所,显然,多负载WPT系统的应用前景非常广阔。

在实际的多负载WPT系统中,各接收线圈大小可能不一,与发射线圈之间耦合程度不尽相同,且负载所需能量存在差异。因此,多负载WPT系统具有负载多样性。同时,接收线圈所处位置各不相同,因此多负载WPT系统需具有多方向性,保证电能向多个方向传输。此外,多负载WPT系统通常采用多个发射线圈,需要多个多组驱动信号,而发射线圈之间往往存在交叉耦合,增加了系统控制的复杂性。

在电子设备日益增多的时代,多负载无线电能传输越来越受到人们的青睐。目前,多负载WPT系统仍然存在诸如空间自由度不够、发射端和接收端体积庞大、传输效率低、负载互相干扰、功率分配不合理等缺陷。未来,随着以下关键技术的解决和新兴技术的应用,多负载WPT系统将获得更大的发展。


转自:前沿科技:多负载无线电能传输系统的技术瓶颈与未来发展