无线电能传输技术及在电动汽车中的应用
第1章 绪 论1.1 无线电能传输技术的研究背景
无线电能传输技术，这种技术通过电磁场或电磁波将能量从电源传递至负载，无需物理接触即可完成输电，与传统导线输电相比，它更安全、更可靠。特别是在某些特定应用场景中，它展现出极大的优势，因此，它逐渐引起了广泛的关注。
无线电能传输技术，亦称作无接触能量供应、感应式电能耦合传输、无接触电能转移或松散耦合的感应电能转移。
1.1.1 无线电能传输技术的研究背景
近段时间，众多便携式电子产品，包括笔记本电脑、手机以及音乐播放器等，普遍依赖电池及充电功能。频繁的电源线拔插不仅存在安全隐患，还容易导致磨损。此外，一些充电器、电线、插座的标准并不完全一致，这导致了原材料的浪费，并加剧了环境污染。在特定环境，如矿井和石油开采，传统输电方式的安全隐患尤为突出。而孤立岛屿及山顶基站若采用架设电线的传统配电方式，则会面临诸多挑战。无线供电技术通过电磁感应耦合实现电能的传输，这种做法消除了因摩擦和触电而产生的风险，同时增强了系统在电能传输方面的灵活性，并且大幅降低了用电设备的重量与体积。无线供电传输系统具备优良的性能、出色的稳定性以及良好的柔韧性，其安全性、稳定性和使用寿命均较高。此外，该系统还具有无接触无磨损的独特优势，能够充分满足各类电工设备在不同环境下的用电需求，并且同时满足了信息传输功能的需求。这项技术尤其适合用于那些部件间需保持相对独立运动的设备，无论是微型电机、精密仪器，还是工厂里的操作机械臂、机器人，亦或是城市交通系统中的电车、地铁。它特别适用于那些空间狭窄或是要求完全封闭的特殊应用场景。在上述背景下，美国《技术评论》杂志将无线电能传输技术列为未来十大科研领域之一。同年12月15日，在中国科协成立50周年的纪念大会上，该技术同样被中国科协认定为“十项引领未来的科学技术”之一。
之一。
1.1.2 无线电能传输技术的研究意义
无线电能传输技术具有以下优点：
无暴露的导体存在，能量传输不受尘埃、污垢、水分等环境要素的干扰，故此方法在能量传输上相较于电线连接，避免了机械磨损与摩擦，从而显得更加稳定和持久。
②系统各部分之间相互独立，可以保证电气绝缘，且不发生火花；
变压器的初级和次级部分可以独立分开，在需要时，可以通过多个次级绕组来接收电能，从而为多个用电负载提供电能传输。这种设计使得变压器在运行时既可保持静止，也可进行运动，其组织形式丰富多变，适用范围也因此变得更加广泛。
鉴于无线电能传输技术所具备的诸多优势，因此它在众多领域的应用中，均展现出相较于传统供电方式所无法比拟的显著优势。众多低功耗设备将不再依赖电缆，亦无需电池供电；借助无线供电技术，众多设备的安全性和可靠性将显著增强；电能得以穿越特定环境，实现远程传输；无线局域网亦能传输电能，位于网络覆盖范围内的便携设备续航时间将显著增加，甚至实现不间断使用。无线供电技术的深入研究促进了电力电子领域的进步，这不仅丰富了理论层面的研究，同时也极大地提升了其实际应用的价值。
无线电能传输技术近年在多个领域取得了显著进步，其应用范围已广泛拓展至军事、通信以及工业等多个重要行业，展现出巨大的发展潜力和广阔的应用前景。消费者们意识到，无线电能传输技术带来的不仅仅是充电的便利，这一技术正从小功率的电子产品如手机、平板，逐步延伸至笔记本电脑、智能电视，乃至电动汽车等大型设备，预示着它将为我们的生活带来更多意想不到的惊喜。全球无线电能传输市场逐年扩大，根据IHS iSuppli的统计，2010年该市场的收入已攀升至1.2亿美元，而到了2015年，这一数字已飙升至237亿美元。自2011年起，全球无线电能传输模块的销量呈现迅猛增长态势，预计到2019年，其销量将增至9.23亿个（详见表1-1）。手机、笔记本电脑等设备是无线电能传输技术的关键应用领域，目前众多厂商正致力于将该技术集成至各类终端产品中，如智能手机、平板电脑以及蓝牙耳机等。
表1-1展示了对全球无线电能传输应用数量的预测数据，具体数值以百万个为单位。
Markets and Markets最新发布的报告指出，在2014至2020年间，全球无线电力传输市场呈现了显著的增长趋势，其年复合增长率达到了60.49%。据预测，到2020年，这一市场的规模将达到170.4亿美元，折合人民币约为1050.2亿元。报告显示，全球无线电力传输市场的迅猛发展，主要得益于电子消费产品需求的持续攀升开yun体育官网入口登录app，这一趋势尤为显著于便携式充电设备领域，涵盖了智能手机、平板以及穿戴式电子设备等多种产品。据预测，在2014至2020年间，消费电子产品的年复合增长率将高达61.18%。从长远视角来看，随着各类应用程序的不断研发与融合，无线电力传输有望拓展至更多行业应用开元ky888棋牌官网版，诸如医疗、汽车制造以及国防领域。展望未来，磁共振技术预计将占据无线电力传输市场的领导地位。
2016年，无线充电技术的发射端和接收端市场规模分别达到了27.2亿美元和9.9亿美元。据IHS Isuppli的预测，到2020年开元棋官方正版下载，这一数字有望分别攀升至99亿美元和26.9亿美元。在2014年至2024年的十年间，无线充电发射端与接收端的总市场规模预计将以39.3%的复合年增长率迅猛扩张，市场发展潜力十分可观。
研究无线电能传输技术将催生众多新兴研究领域，进而催生新的经济增长点，扩大电能的使用范围。这无疑将打破特殊环境中电工设备供电的限制，推动机械制造、能源交通等领域的发展，并在生物医学、家用电器等多个方面拓展应用，同时促进相关技术的进步。该系统的研究不仅具有重大的科学价值，还显现出明显的实用价值，并且展望未来，有着广泛的应用领域，有望产生显著的经济和社会效益。无线电能传输系统的安全性、可靠性和灵活性是其巨大应用潜力的关键因素。
