《電子技術(shù)應(yīng)用》
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無線充電:三洋電機(jī)的非接觸充電板
摘要: 無論何時(shí)何地,只需放上去即可充電……。為實(shí)現(xiàn)這一概念,與便攜終端無線供電相關(guān)的研發(fā)活動(dòng)日益活躍。主導(dǎo)這些研發(fā)活動(dòng)的是無線供電業(yè)界團(tuán)體WPC。該團(tuán)體以無線供電方式的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo),于2008年12月設(shè)立。目前已經(jīng)制定出相關(guān)規(guī)格,各相關(guān)廠商也正在穩(wěn)步推進(jìn)支持設(shè)備的開發(fā)。
Abstract:
Key words :

 

WPC發(fā)布會(huì)上展出了16種支持標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品  

  WPC發(fā)布會(huì)上展出了16種支持標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。

 

  無論何時(shí)何地,只需放上去即可充電……。為實(shí)現(xiàn)這一概念,與便攜終端無線供電相關(guān)的研發(fā)活動(dòng)日益活躍 。

  主導(dǎo)這些研發(fā)活動(dòng)的是無線供電業(yè)界團(tuán)體WirelessPower Consortium(WPC)。該團(tuán)體以無線供電方式的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)化為目標(biāo),于2008年12月設(shè)立。目前已經(jīng)制定出相關(guān)規(guī)格,各相關(guān)廠商也正在穩(wěn)步推進(jìn)支持設(shè)備的開發(fā)注1)。

  注1)WPC于2010年7月制訂完成了用于智能手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等輸出功率5W以下的便攜產(chǎn)品的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。

  一直積極參與WPC活動(dòng)的三洋電機(jī),是WPC的創(chuàng)始企業(yè)之一,也是日本國內(nèi)企業(yè)中唯一一家可以參與制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的“Regular Member”。雖然三洋電機(jī)一直很低調(diào),但2010年12月,三洋電機(jī)公布了其產(chǎn)品供應(yīng)計(jì)劃等。同時(shí)還一舉公開了支持WPC規(guī)格的便攜終端用充電臺(tái)及用于手機(jī)內(nèi)置的帶非接觸充電功能的電池組等試制品。

  三洋電機(jī)展示了將積極開展相關(guān)業(yè)務(wù)的思路:“2011年將開始致力于普及非接觸充電技術(shù)。這一技術(shù)將來肯定會(huì)進(jìn)入社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施行列。到2015年,便攜產(chǎn)品充電的概念或許會(huì)有巨大改變”(三洋電機(jī)移動(dòng)能源公司充電系統(tǒng)業(yè)務(wù)部業(yè)務(wù)部長(zhǎng)遠(yuǎn)矢正一)。

 

  要最先實(shí)現(xiàn)位置自由

 

  三洋電機(jī)想在WPC實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)。一是相互運(yùn)用性。即,只要符合WPC標(biāo)準(zhǔn),充電設(shè)備的廠商即使不同,也可相互利用。為此,符合WPC規(guī)格的設(shè)備上都帶有“Qi”標(biāo)記。

  WPC為確保這種相互運(yùn)用性,將充電板的方式大致分類集中成了三種(圖1)。這是為了減少工作狀態(tài)確認(rèn)試驗(yàn)的工作量。另一方面,可使受電器件端在設(shè)計(jì)上能有一定的自由度。

 

 3種充電板方式 

  圖1:充電板有三種方式

 

  WPC規(guī)格規(guī)定了便攜產(chǎn)品放置在充電板任何位置均可充電的“線圈" title="線圈">線圈陣列型”、“可移動(dòng)線圈型”及利用引導(dǎo)功能等將便攜產(chǎn)品置于指定場(chǎng)所即可充電的“磁鐵吸引型”三種方式。

  另一個(gè)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)較高的位置自由度。三洋電機(jī)的定位是“最優(yōu)先事項(xiàng)是在任意位置均可充電”(三洋電機(jī)遠(yuǎn)矢)。這也是2008年12月WPC設(shè)立時(shí),作為三洋電機(jī)參加WPC的絕對(duì)條件而不可讓步的部分。

  其背景在于WPC采用了電磁感應(yīng)式無線供電技術(shù)。雖然該方式作為“陳舊的技術(shù)”其原理已得到確證,但還存在若送受電線圈的位置不吻合會(huì)導(dǎo)致送電效率大幅降低的課題。

  因此,三洋電機(jī)就設(shè)計(jì)了在充電板內(nèi)部?jī)?nèi)置步進(jìn)馬達(dá)以移動(dòng)送電用線圈的“可移動(dòng)線圈型”方案。

 

  采用CD播放器的馬達(dá)

 

  三洋電機(jī)為使將便攜終端放于充電板的任意位置均可切實(shí)高效傳送電力而做了改進(jìn)。具體措施是,設(shè)置了有別于送電用線圈的推斷便攜終端位置用專用線圈(圖2)。使電流流經(jīng)呈矩陣式排列的位置推斷用線圈,檢測(cè)出放置便攜產(chǎn)品造成的狀態(tài)變化,以確定送電用線圈的位置。接著把送電用線圈移動(dòng)到便攜產(chǎn)品的正下方。遠(yuǎn)矢稱,流經(jīng)位置推斷用線圈的電流很微小,“幾乎不會(huì)對(duì)耗電量產(chǎn)生影響”。

 

三洋電機(jī)準(zhǔn)備了送電端和受電端產(chǎn)品  

  圖2:三洋電機(jī)準(zhǔn)備了送電端和受電端產(chǎn)品

 

  三洋電機(jī)開發(fā)的充電板為可動(dòng)線圈型,為了準(zhǔn)確推斷出便攜終端的位置而配備了專用線圈(a)。線圈的形狀和位置均為本站推測(cè)。支持WPC標(biāo)準(zhǔn)的電池組采用了與現(xiàn)有電池組相同的形狀(b)。

  這種措施雖然會(huì)導(dǎo)致成本的增加,但該公司找到了相應(yīng)的解決對(duì)策。比如,作為可移動(dòng)型結(jié)構(gòu)關(guān)鍵的步進(jìn)馬達(dá)沿用了便攜式CD播放器的馬達(dá)。除了使用通用品可降低部件成本之外,已證明其耐用性的可信度高也推動(dòng)了其采用。

  三洋電機(jī)在開發(fā)充電板的同時(shí)也在推進(jìn)受電端的開發(fā)。具體來說就是在便攜產(chǎn)品上配備專用電池組,使其支持無線供電。在與現(xiàn)有電池組大小形狀相同的電池組中,除充電電池之外,還收納有受電用線圈、抑制噪聲的磁性片和控制電路基板等(圖3)。據(jù)三洋電機(jī)介紹,為了配備盡可能大的鋰離子充電電池,正在努力使磁性片和受電用線圈進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型化和薄型化。(記者:久米 秀尚,《日經(jīng)電子》)

 

電池容量小,去掉了了PET片  

  圖3:電池容量小、去掉了PET片

 

  圖為三洋電機(jī)開發(fā)的支持非接觸充電的電池組內(nèi)部構(gòu)造。因?yàn)椴粌H要內(nèi)置受電用線圈,還要內(nèi)置控制電路基板及磁性片等,因此鋰離子充電電池的容量比普通電池組減小了10%左右。(圖根據(jù)三洋電機(jī)的資料繪制)

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