無線充電技術
什么是無線充電技術呢?
無線充電技術(Wireless charging technology;Wireless charge technology ),源于無線電力輸送技術。無線充電,又稱作感應充電、非接觸式感應充電,是利用近場感應,也就是電感耦合,由供電設備(充電器)將能量傳送至用電的裝置,該裝置使用接收到的能量對電池充電,并同時供其本身運作之用。由于充電器與用電裝置之間以電感耦合傳送能量,兩者之間不用電線連接,因此充電器及用電裝置都可以做到無導電接點外露。
有哪些產品已經應用了無線充電技術呢?
歐盟發布的《Study on the Impact of the MoU on Harmonisation of Chargers for Mobile Telephones and to Assess Possible Future Options》即《研究手機充電器統一的影響和評估其未來可能的選擇的諒解備忘錄》的報告中對于無線充電器的未來應用有做詳細調查及研究。下表為目前市面上在售的主要無線充電產品相關信息:
該報告對于無線充電技術的優缺點亦有分析。
優點:
· 安全:無通電接點設計,可以避免觸電的危險;
· 耐用:電力傳送元件無外露,因此不會被空氣中的水分、氧氣等侵蝕;無接點的存在,也因此不會有在連接與分離時的機械磨損及跳火等做成的損耗;
· 使醫療植入裝置較為安全:在植入嵌入式醫療裝置上,可以在不損害身體組織的情況下對植入在人體內的醫療裝置進行充電而不需要有電線穿過皮膚及其他自體組織,免去感染的風險;
· 方便:充電時無需以電線連接,只要放到充電器附近即可。技術上,一個充電器可以對多個用電裝置進行進電,在有多個用電裝置的情況下可以省去多個充電器、不用占用多個電源插座、沒有多條電線互相纏繞的麻煩。
缺點:
· 效率略低:一般充電器內也有變壓器,但無線充電以發射線圈及接收線圈組成的變壓器由于在結構上有限制,所以能量存送效率理論上會略低于一般充電器。若電源先由市電經適配器(降壓、整流、穩壓)后再接到無線充電器,如此經多重轉換,效率會更低;
· 充電速度慢:由于當前手機等接收設備,多數限制了輸入的功率,因此充電速度較慢;
· 成本高:在充電器需要有推動線圈的電子線路,而在用電裝置需要有電力轉換的電子裝置,兩者也需要有線圈,而且需要高頻濾波電路以滿足FCC等規范,因此成本比直接接觸為高;
· 不能在移動時充電:這個問題只在移動裝置上發生,例如電動刮胡刀在充電時就不能移離充電器,若電動刮胡刀內的電池剛完全用盡時就不能使用,反而傳統以電線連接充電的設計可以持續使用;
· 兼容性低:不同品牌的無線充電裝置因為無統一標準,因此不能通換使用。但近年,業界組織 Qi 開始推行標準化,展望將會有望達至標準統一。不過隨著Qi標準在2012年末廣泛用于多種流行手機,現在基本上提到“支持無線充電”就是“支持Qi無線充電”;
· 發熱嚴重:由于電力轉換的電子裝置在工作時會有損耗,而且電子裝置十分貼近被充電的接收設備,因此用戶會在使用中感受到很高的熱量。其實這一點和傳統線充使用的適配器發熱是一致的。當前特斯拉無線設備公司的新產品解決了這一問題,使得充電時溫度和線充基本一致。
應用無線充電技術的產品需要如何去符合CE,FCC認證的要求?
關于CE認證,對于采用無線充電技術的產品按實際使用情況可以分三類,即
Case 1:當充電設備與充電接收設備之間沒有工作在通信功能時,只需要符合EMC指令;
Case 2:當充電設備與充電接收設備之間有工作在與充電情況一樣頻率下的通信功能,需要符合R&TTE指令;
Case 3:充電設備與充電接收設備之間有工作在與充電情況不一樣的頻率下的通信功能,EMC指令和R&TTE指令都要符合。
關于FCC 認證,根據操作配置,無線電力傳輸設備可能需要符合的法規部分為FCC PART 15,18或兩者兼而有之。具體要求如下:
1.當設備按FCC PART 15進行認證時,設備不能在90-110kHz之間傳輸,因為它被限制于FCC PART 15C中的§15.205;
2.當設備按FCC PART 18進行認證時,因PART 18的規則允許設備在工科醫頻段操作并產生和使用RF能量進行局部的工作應用。但是對于消費類設備它必須使用于超近距離,并且這個RF能量不能用于通信的目的,即只充電模式;
3.當設備工作的優先級是對設備充電和傳輸例如擴展系統數據、圖像或音樂等任何其它數據時,對于這樣的設計,設備進行認證時PART 15和18的要求都必需予以滿足。
通俗的說就是無線充電產品可能有兩種不同的工作模式: 充電模式及通訊模式。這樣的話,可能充電模式用FCC Part 18,通訊模式用FCC Part 15,但前提是充電和通訊兩個模式相互獨立。如果充電模式符合Part 15的所有的相關條款,則FCC允許充電模式用Part 15來代替Part 18。