感应充电

感应充电（也称为无线充电或无绳充电）是无线电力传输的一种。它使用电磁感应为便携式设备供电。最常见的应用是针对智能手机、智能手表和平板电脑的Qi无线充电标准。感应充电还用于车辆、电动工具、电动牙刷和医疗设备中。便携式设备可以放置在充电站或感应垫附近，而无需精确对准或与底座或插头进行电接触。

能量通过感应耦合传递。一个交变电流通过一个运行感应线圈在充电站或垫（一次或传输线圈。）任何移动电荷产生磁场，如通过表示奥斯特定律。随着交流电流不断变化的幅度，磁场强度会发生波动。变化的磁场会产生电动势，该电动势也称为法拉第感应定律。这在便携式设备的第二个感应线圈（接收线圈或次级线圈）中产生交流电。然后将其转换为直流用整流器并用于为电池充电或提供工作电源。

当感应充电系统使用谐振感应耦合时，可以在发送线圈和接收线圈之间实现更大的距离，其中在每个感应线圈上添加一个电容器，以创建两个具有特定谐振频率的LC电路。交流电的频率与谐振频率匹配，并且根据峰值效率所需的距离选择频率。此谐振系统的最新改进包括使用可移动的传输线圈（即，安装在升降平台或臂上），以及使用其他材料作为接收器线圈，例如镀银铜或有时使用铝以最小化重量和降低电阻，由于趋肤效应。

感应充电的应用可分为两大类：低功率和高功率：

• 低功率应用通常支持小型消费类电子设备，例如手机、手持设备，某些计算机以及通常以低于100瓦的功率充电的类似设备。
• 高功率感应充电通常是指功率高于1千瓦的电池的感应充电。高功率感应充电最突出的应用领域是支持电动汽车，其中感应充电提供了插入式充电的自动和无线替代方案。这些设备的功率水平范围从大约1千瓦到300千瓦或更高。所有大功率感应充电系统均使用谐振的初级和次级线圈。

• 受保护的连接–封闭电子设备时，没有腐蚀，远离大气中的水或氧气。绝缘故障导致的短路等电气故障风险较小，尤其是在经常进行连接或断开的情况下。
• 低感染风险–对于嵌入式医疗设备，通过穿过皮肤的磁场进行电力传输可以避免导线穿透皮肤带来的感染风险。
• 耐用性–无需持续插拔设备，设备插座和连接电缆的磨损明显减少。
• 增加的便利性和美学品质–无需电缆。
• 电动汽车的自动大功率感应充电允许更频繁的充电事件，从而扩大了行驶里程。
• 感应充电系统可以自动运行，而无需依靠人员来插拔电源。这导致更高的可靠性。
• 感应充电的自动操作解决了这个问题，理论上使车辆可以无限期行驶。
• 高功率水平的电动车辆的感应充电使得在行驶中的电动车辆能够充电（也称为动态充电）。

对于低功率（即，小于100瓦）的感应充电设备，存在以下缺点。这些缺点可能不适用于大功率（即大于5千瓦）的电动汽车感应充电系统。

• 充电速度较慢–由于效率较低，因此当供电量相同时，设备的充电时间将延长15％。
• 更昂贵–感应充电还需要驱动器和设备以及充电器中的线圈，这增加了制造的复杂性和成本。
• 不便之处–将移动设备连接到电缆时，可以在充电时四处移动（尽管范围有限）并可以操作。在感应充电的大多数实现中，移动设备必须留在垫上进行充电，因此在充电时不能四处移动或轻松操作。在某些标准下，可以保持一定距离的充电，但在发射器和接收器之间不存在任何电荷。
• 兼容标准–并非所有设备都与不同的感应充电器兼容。但是，某些设备已开始支持多种标准。
• 低效率–感应充电不如直接充电有效，与传统充电相比，会产生更多的热量。持续暴露在高温下会导致电池损坏。能源使用分析发现，在经典电缆上为Pixel 4充电，从0％到100％使用14.26 Wh（瓦时），而使用无线充电器则为21.01 Wh，增加了47％。对于单个电话和单个充电器来说，这是非常少的能量，但在规模上可能会带来严重的问题。如果35亿在使用中的智能手机全部多花50％的电量来收取费用，那么影响将是巨大的。据估计，相当于一天运行73座50兆瓦燃煤电厂，即可为35亿部智能手机充满电，因此，在没有明显提高效率的情况下，无线充电的日益普及并不是为了获得令人难以置信的温和便利而进行的巨大折衷。

较新的方法通过使用超薄线圈，更高的频率和优化的驱动电子设备来减少传输损耗。这样可以实现更高效，更紧凑的充电器和接收器，从而使它们集成到移动设备或电池中的所需费用最少。这些技术提供的充电时间可与有线方式媲美，并且正在迅速进入移动设备。

例如，Magne Charge车辆充电系统采用高频感应以86％的效率提供高功率（从7.68 kW的功耗中获得6.6 kW的功率）。

许多智能手机制造商已开始将这种技术添加到其设备中，其中大多数采用Qi无线充电标准。苹果和三星等主要制造商大量生产具有Qi功能的手机。Qi标准的普及促使其他制造商将其用作自己的标准。智能手机已成为该技术进入消费者家庭的驱动力，在那里开发了许多家用技术来利用该技术。

三星和其他公司已经开始探索“表面充电”的概念，将感应充电站建在诸如桌子或桌子的整个表面上。相反，Apple和Anker正在推动基于坞站的充电平台。这包括占地小得多的充电板和磁盘。这些产品适用于希望将较小的充电器放在公共区域并与当前房屋装饰融合在一起的消费者。由于采用了Qi的无线充电标准，因此只要手机支持Qi功能，这些充电器中的任何一种都可以与任何手机配合使用。

另一个发展是反向无线充电，它允许移动电话将自己的电池无线放电到另一个设备中。

• 口服-B可再充电牙刷由布劳恩公司自90年代初已经使用感应充电。
• 在2007年1月的美国消费电子展（CES）上，伟世通推出了其用于车载的感应充电系统，该系统仅能向兼容接收器的MP3播放器充电特制手机。
• 2009年4月28日：IGN报道了Wii遥控器的劲量感应充电站。

• 在2009年1月的CES上，Palm公司宣布其新的Pre智能手机将配备可选的感应充电器配件“ Touchstone”。充电器带有必需的特殊背板，该背板成为CES 2010上宣布的后续Pre Plus型号的标准配置。后来的Pixi，Pixi Plus和Veer 4G智能手机也采用了该充电器。命运不佳的HP Touchpad平板电脑（在HP收购Palm Inc.之后）于2011年推出后，内置了一块试金石线圈，可作为其类似NFC的“触摸共享”功能的天线使用。
• 2013年3月24日：三星发布了Galaxy S3，该Galaxy S3支持可选的可改装后盖配件，该配件包含在其单独的“无线充电套件”中。
• 诺基亚于2012年9月5日宣布推出Lumia 920和Lumia 820，分别支持将感应充电和感应充电与配件后盖集成在一起。
• 2013年3月15日，三星发布了Galaxy S4，该手机支持带有后盖的感应充电。
• 2013年7月26日，Google和ASUS推出了带有集成感应充电功能的Nexus 7 2013版。
• 2014年9月9日，Apple宣布使用无线感应充电的Apple Watch（于2015年4月24日发布）。
• 2017年9月12日，苹果发布了AirPower无线充电垫。它旨在能够同时为iPhone，Apple Watch和AirPods充电；但是该产品从未发布过。苹果于2018年9月12日从其网站上删除了大多数提及AirPower的内容，并于2019年3月29日完全取消了该产品。
• 比利时技术创新者iN ² POWER于2017年推出了1.1至16 kW（可组合高达48 kW）的“即插即用”无线充电系统，该系统基于用于AGV，无人机，医疗（洁净室）和海军应用的高密度感应。这些系统可为电池（无论类型如何）从30A到750A充电，效率最低为95％。到2019年底，AGV集成了1500多个单位。
• 德国Wiferion公司于2018年 推出了3KW无线充电系统，用于AGV充电等工业应用，该系统声称在整体传输效率> 92％方面是同类产品中效率最高的。

气器

• 诺基亚于2012年9月5日推出了两款具有Qi感应充电功能的智能手机（Lumia 820和Lumia 920）。

• Google和LG于2012年10月推出了Nexus 4，它支持使用Qi标准的感应充电。
• 摩托罗拉移动推出了Droid 3和Droid 4，它们都可选地支持Qi标准。
• 2012年11月21日，HTC推出了Droid DNA，它也支持Qi标准。
• 2013年10月31日，Google和LG推出了Nexus 5，它支持Qi感应充电。
• 2014年4月14日，三星发布了Galaxy S5，它支持通过无线充电或接收器进行Qi无线充电。
• 2015年11月20日，Microsoft推出了支持Qi标准充电的Lumia 950 XL和Lumia 950。
• 2016年2月22日，三星宣布其新旗舰Galaxy S7和S7 Edge使用与Qi几乎相同的界面。2017年发布的三星Galaxy S8和三星Galaxy Note 8还具有Qi无线充电技术。
• 2017年9月12日，苹果宣布iPhone 8和iPhone X将采用无线Qi标准充电功能。