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随时随地充电,无线充电技术的现在及未来_科技频道_东
发布日期:2020-05-22 04:01   来源:未知   阅读:

智能手机逐渐进化成仿佛是人类器官一样,在给人们生活带来极大便利的同时,也带来了充电的问题,随时随地带个充电宝也是非常烦人的,而路边的共享充电宝往往充电慢而且租用费用相比供电量是比较昂贵的。最理想的情况莫过于手机可以像连接 WIFI一样随时随地进行无线充电。

无线充电技术其实也是比较成熟的技术,只是由于各种各样的缺陷,实际运用并不如人意。人们日常生活中最常见到的无线充电设备,可以就是电动牙刷了,回想下电动牙刷每次充电12个小时才能将那么小的电池充满,就可以大致理解无线充电器的效率了。

事实上,无线供电领域研究距上一次取得突破已有十年之久。麻省理工学院研究人员曾实现以40%的效率向两米之外的固定目标供电,相关研究2007年6月发表于 Science杂志上。但是,小到智能手机,大到电动汽车,在使用中改变位置是不可避免的,这一问题极大制约了无线供电技术的发展。

无线充电的技术很简单,高中课本就介绍过的电磁感应,充电器将外部的输入电转化为电磁波,然后电磁波输入到手机,使手机内的磁圈感应生成电流。

2009年发布的Palm Pre,是史上第一个采用无线充电设备的手机。如下图的设备

而之后包括Palm,诺基亚、三星、LG等手机巨头组建了国际无线充电推广组织,设计了QI无线充电技术都推出了相应的无线充电技术的产品,但是不过它们的最大问题始终是逃不过充电速率太慢的死穴,尤其是在快充技术普及的当下尤为突出。一个iPhone 11 pro max通过有线快充技术充满大概只要一个半小时,而使用最新的无线充电器充满需要的时间则需要超过3个小时。这也是苹果的无线座充推出以后销量不佳,到最后差点被苹果自己砍了生产线的原因。而且无线供电产品仅仅是省掉了充电线,充电时仍须将电子设备置于供电板上,灵活性并无太大提高。加上前面所说的充电效率较低,无线供电器也就始终不能被消费者广泛接受。

而最新的无线充电技术,则和人们想象中的黑科技相差无几,在一定空间范围内(比如客厅、办公室),就可以像接收Wi-Fi信号一样接收能量,完成手机的充电。无需像之前的无线充电技术一样,必须放在指定的充电器上,这多亏了量子力学在近几年的突飞猛进,无线充电器中产生电磁波的波源被一个放大器所替代,利用量子力学中的宇称-时间对称性(PT-对称),新系统的发射线圈产生可自动调节的电磁波,在间距7米之内的范围内都能达到最大的能量转移效率。

宇称-时间对称性是指系统在镜像变换和时间反演变换下保持不变的性质。在经典的非量子系统中,也可以人为构造这种对称性。这样的系统由对称排列的部分组成,这些部分要么消耗能量,要么获得能量。在无线供电技术中,可以把要供电的设备视为消耗能量的部分,而放大器给线圈提供能量,可以视为获得能量的部分。

所以如果两个感应线圈相同,且放大器增加的电磁能量超过某一阈值(这个值取决于实际载荷的大小),这个系统就满足了宇称-时间对称。如此一来,接收线圈远离时损失能量,放大器会自动增加能量进行补充。

理论上最理想的情况是两线圈之间的能量传递效率可以高达100%,当然实际生产生活中,电能从供电设备到用电器之间不可能完全没有损耗。电路中的放大器、整流器等部件都会造成一定的电能损耗。

所以未来的无线充电技术可以做到你玩王者农药或者吃鸡的时候,手机可以乖乖地自己充电,再也没有充电线的束缚。只是这项技术,目前充电效率也是没有太高,但是如果一直让手机处于无线供电环境,保持充电状态,那么充电效率略低一点也不是不能接受的。据悉小米和苹果都已经申请类似的无线充电专利,就看哪家能率先发布,攻略市场了。

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