未來世界如何供電：無線傳輸或成主流

擺脫電線并不僅僅意味著不再需要電纜供應商。由于無線高功率傳輸技術的發展，曾經受限于電源插座的機器人和工業機器開始真正體驗到自由。

在一個更廣闊的市場開始出現一些跡象預示著未來將不受電纜限制，這些跡象表明了同一個事實：曾經被工業應用以及電動汽車充電所需要的電源線正在被歷史所淘汰。它們正在被無線輸電所取代，這項技術由于大量的研發投入以及許多已為技術顛覆做好準備的電動機器的出現而得到迅速發展。

消費品已經開始大規模采用無線輸電技術，如智能手機、電動牙刷等，因與之前技術相比，這一功能更受歡迎。但到目前為止，工業無線輸電的發展一直受到阻礙，因為相較于小型消費電子產品所需的微小瓦數，在千瓦范圍內傳輸更多電能需要具有更好的管理組件、一致的開放標準設計架構和更強大的材料。

隨著工業自動化和自主系統的發展，在過去幾年中，對高功率無線輸電技術的推動開始加速。無線電源也將在工業物聯網中占有一席之地，工業物聯網正在迅速擴大所連接機器、計算機和傳感器的范圍，使得涵蓋醫療保健、飛機和能源生產等在內的一切都變得更加智能和高效。

無線輸電技術無需插頭和連接器，將使這些設備具有更好的移動性，可以完全密封，因此能在各種極具挑戰性的多變環境中可靠地運行。試想一下，制造機器人將能夠按照需求自主地在工位間移動，并在方便的時間和地點進行充電。

Manish是TI研究無線輸電系統所需的基礎組件的工程師，他表示：“無線輸電技術是未來的趨勢。在工廠、機器人、航空航天和汽車領域的自主應用中，當我們擺脫電源線時，各種機會都成為可能。

 

 

長久以來的夢想成為現實

自從100多年前電動工具和其他工業電子設備陸續出現，我們就一直在使用電線進行連接，它們曲折盤繞，穿過地板和臺面。

但是這些電線也帶來了各種各樣的問題，它們限制了設備的移動性。即便是最佳的設計方案也會因電線而存在弱點，因為水、污垢和空氣可以帶入連接器，同時不斷插入和拆卸還增加了設備的磨損。另外在工廠車間和其他地方，電線對于在周圍經過的人和機器來說也是一個主要危險源。

自從那些首次的電動創新出現之后，無線電源的想法一直是個無法實現的夢想。性格古怪的杰出發明家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)設想了一個覆蓋全球的無線電網，機器只需通過無線接入即可引出電流。但他的實驗失敗了。整個20世紀，其他人在電力傳輸方面都停滯不前，近年來才開始看到無線輸電的可能性。

耦合通過空氣送電

無線輸電系統通過被稱為感應式充電的原理來工作。簡單地說，基于該系統，發射器中的線圈可以與數英寸或英尺遠的遠程接收器中的線圈耦合連接，這兩個線圈共同形成了一個虛擬變壓器。發射器釋放電磁能，可在接收器中感應出電流。該電流可用于為連接至接收線圈的電池充電。

當然，實際的無線輸電系統要復雜得多，并且在制造和汽車部件的中心為應用處理更多電能也帶來了一系列挑戰。電流轉換幾次，天線放大電磁波，專用二極管控制電流，以便安全傳輸和使用。

 

操作的大腦

使這一復雜系統運轉的關鍵是將數字大腦置于中心位置，以控制電磁波的頻率、幅度和相位等。這在千瓦級的工業生產過程和電動汽車充電中變得更加重要。

TI 的 C2000? 實時微控制器(MCU)是許多公司所依賴的關鍵組件。它是一個小型微控制器，位于發射器和接收器上，通過Bluetooth?或Wi-Fi?進行通信，用于管理電流。C2000 MCU可以通過感應發射器的輸入電壓、電池需求和其他因素來自動調節系統，以適應不斷變化的電力需求和供應。

臺灣KNOWMAX科技有限公司是利用C2000 MCU內置智能控制功能的無線輸電行業領導者之一。該公司在將尖端無線充電技術融入電氣系統方面擁有多項專利。

KNOWMAX的項目經理Tank Huang說：“TI 的 C2000 MCU為我們提供了使系統適應不同市場需求的靈活性。該組件能夠真正精確控制我們的功率級，以便我們能夠盡可能高效地輸電。”

在實現高功率無線輸電所需的關鍵設備方面，TI 的研究人員以成為市場領導者為目標，正在推動組件發展，使其能夠智能應對輸電速率的不斷提升以及發送器與接收器之間距離不斷增大的要求。通過這些為改進無線輸電工程而作的努力，我們期望將其部署在機器人、工業設施和倉庫車輛、電動汽車以及更大型的車隊和施工車輛中。

C2000 MCU產品營銷工程師Chris 說：“不是故意要這么說，但現在對于身處無線輸電領域的我們來說，空氣已經實現電氣化。工程師們很快將不再需要為其方案苦苦尋找高壓插座的最佳位置。消費者將會駕駛無需插電的電動汽車。工廠員工將與無線充電機器人一起工作。當你在思考這個問題的時候，TI正在開發一種最終可供地球上每個人和所有行業使用的技術。”

本文引用地址: http://www.21ic.com/app/control/201901/864597.htm

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