姜鵬 國(guó)家新聞出版廣電總局哈爾濱監(jiān)測(cè)臺(tái)

1 無(wú)線電能傳輸技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題

1．1 發(fā)送與接收原理

當(dāng)前，無(wú)線電能傳輸?shù)娜齻€(gè)主要形式包括電磁感應(yīng)式、磁耦合諧振式以及電磁波輻射式，而這三者又存有利弊。第一，電磁感應(yīng)式擁有極高的傳輸效率且節(jié)約材料的使用，但傳輸?shù)木嚯x僅限制在厘米之內(nèi)，加上易受到傳輸位置影響，產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。第二，磁耦合諧振式的優(yōu)勢(shì)在于極高的傳輸效率與產(chǎn)生的輻射較小，但其造價(jià)成本過(guò)高，易受外界干擾而失諧。而電磁波輻射式盡管具有傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但由于其受到障礙物影響較大與傳輸效率太低。因此在今后的研究中，需要改進(jìn)和組合無(wú)線電能傳輸?shù)姆绞絻?yōu)勢(shì)，注重發(fā)送與接收原理的研究，以此解決傳輸?shù)木嚯x與效率這類關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題。

1．2 電源頻率、傳輸距離與功率定量關(guān)系間的問(wèn)題

無(wú)線電能傳輸?shù)闹攸c(diǎn)和研究對(duì)象一直是其電源頻率、傳輸距離與功率定量這三者間的關(guān)系。根據(jù)目前最新的研究結(jié)論，感應(yīng)耦合式的傳輸效率與傳輸距離成反比，而磁諧振耦合式在傳輸距離到達(dá)一定程度時(shí)，功率與傳輸距離會(huì)成正比，此時(shí)傳輸功率會(huì)因改變電源頻率而提升。但到目前為止，還未出現(xiàn)這三者之間的關(guān)系論文。在應(yīng)用過(guò)程中，保持一個(gè)變量不變，去研究其余兩個(gè)變量之間的關(guān)系，是電氣研究工作者首要解決的問(wèn)題。

1．3 先進(jìn)傳導(dǎo)材料在無(wú)線傳輸中的約束機(jī)制

實(shí)現(xiàn)距離遠(yuǎn)、效率高、功率大的無(wú)線傳輸是電氣領(lǐng)域研究的主要目標(biāo)，而借助先進(jìn)傳導(dǎo)材料去解決傳輸距離與功率大小是另一種手段。當(dāng)前，為了盡可能減少歐姆的消耗，提升轉(zhuǎn)換性能，采用超導(dǎo)材料完成電能耦合天線，實(shí)際測(cè)量先進(jìn)材料對(duì)無(wú)線電能傳輸?shù)挠绊懀砻鞒瑢?dǎo)材料能明顯提升傳輸?shù)男阅?。在?shí)際的研究過(guò)程中，工作人員為擴(kuò)大傳輸范圍，利用超導(dǎo)材料完成高效發(fā)射器與聚焦磁場(chǎng)，來(lái)進(jìn)一步探究超導(dǎo)材料對(duì)傳輸效率的影響。盡管多數(shù)原因的限制，超導(dǎo)材料的發(fā)掘與合成進(jìn)程緩慢，但隨著材料科學(xué)的進(jìn)步，相信今后的先進(jìn)材料能更好的促進(jìn)無(wú)線電能傳輸?shù)男省?/p>

2 無(wú)線電能傳輸技術(shù)的瓶頸問(wèn)題

2．1 系統(tǒng)技術(shù)的集成效果問(wèn)題

無(wú)線電能傳輸技術(shù)的效率、距離、性能以及運(yùn)行都與系統(tǒng)技術(shù)的集成效果有關(guān)，主要存在四方面的技術(shù)問(wèn)題：第一，系統(tǒng)該如何提高電能傳輸?shù)男?，系統(tǒng)的消耗主要源于器件的損耗，因此在選擇組件的過(guò)程中選取器件、設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)顯得尤為重要。第二，通信交互與頻率跟蹤的問(wèn)題，電能傳輸?shù)年P(guān)鍵在于發(fā)射器與接收器之間的諧振狀態(tài)同步，因此在無(wú)線傳電的過(guò)程中需要在負(fù)載端與控制端獲取準(zhǔn)確地裝置信息以及運(yùn)行狀態(tài)，以此判斷系統(tǒng)所處的工作模式，獲取最佳的傳輸效果。同時(shí)為了提高控制的效率，增加頻率的跟蹤功能也十分必要。第三，系統(tǒng)外物對(duì)于系統(tǒng)工作的干擾分析。由于無(wú)線電能傳輸需要有一定的間距，期間必定會(huì)有相應(yīng)的電磁障礙物，需要實(shí)時(shí)分析改電磁障礙物所產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)于系統(tǒng)的諧振點(diǎn)偏移影響，以此提升運(yùn)行穩(wěn)定性。最后，高可靠大功率的無(wú)線電源該如何設(shè)計(jì)也成為技術(shù)的難點(diǎn)，隨著距離的增長(zhǎng)，電容與功率也要相應(yīng)的擴(kuò)大，而傳輸規(guī)模直接決定著電源設(shè)計(jì)的難度與體積，因此在無(wú)形之中增大了無(wú)線傳輸距離的局限性。

2．2 電磁兼容與頻段占用問(wèn)題

電磁兼容的內(nèi)容為各部分電氣設(shè)備在同時(shí)空內(nèi)工作，周圍會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)強(qiáng)度的電磁場(chǎng)，且此電磁場(chǎng)會(huì)以輻射、傳導(dǎo)等方式把能量耦合到另外的設(shè)備上，使得其他設(shè)備處于停滯狀態(tài)，同時(shí)此類設(shè)備也可能受到其他設(shè)備所產(chǎn)生的磁場(chǎng)干擾，導(dǎo)致處于停滯狀況。而無(wú)線電能傳輸系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)周圍會(huì)形成高頻的電磁場(chǎng)，以此保障發(fā)射器與接收器之間電能與數(shù)據(jù)的傳遞與交換工作?；诖它c(diǎn)，該系統(tǒng)所使用的設(shè)備必須達(dá)到電磁場(chǎng)的兼容標(biāo)準(zhǔn)，不受到其他設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)干擾，又能完整的處理其余設(shè)備或物體進(jìn)入該磁場(chǎng)內(nèi)部所產(chǎn)生的能量波動(dòng)與信號(hào)產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。與此同時(shí)，無(wú)線充電與現(xiàn)行工作的頻段相異，在各個(gè)運(yùn)行階段保持無(wú)線頻段的不同，能有效穩(wěn)定傳輸?shù)男省?/p>

2．3 無(wú)線電能傳輸產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題

建立完整的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定能有效地促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)效益與經(jīng)濟(jì)收益，能有效保證產(chǎn)品的質(zhì)量安全。無(wú)線電能傳輸技術(shù)在航天航空、電氣工程及自動(dòng)化、網(wǎng)技術(shù)通信工程、建筑材料工程以及城市軌道交通工程的等多方面都有涉及，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，會(huì)逐步深入我們生活中的方方面面。而現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的無(wú)線電能傳輸產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定較為落后，已經(jīng)無(wú)法滿足技術(shù)發(fā)展的需求，急需制定新的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定，以此規(guī)范市場(chǎng)所生產(chǎn)的產(chǎn)品，防止不良舞弊的生產(chǎn)出現(xiàn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)線電能傳輸技術(shù)具有較大的市場(chǎng)價(jià)值與發(fā)展?jié)摿?，但是關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題與技術(shù)瓶頸問(wèn)題仍嚴(yán)重阻礙了其廣泛投入應(yīng)用的關(guān)鍵因素，本文就現(xiàn)實(shí)實(shí)際而言，對(duì)于目前已有的關(guān)鍵基礎(chǔ)與技術(shù)進(jìn)行全面剖析，從全局角度分析其問(wèn)題所在的原因，認(rèn)為在今后的無(wú)線電能傳輸研究過(guò)程中應(yīng)注重對(duì)其原理的探究，加大對(duì)其技術(shù)投入的力度，真正意義上做到遠(yuǎn)距離、高傳輸、無(wú)阻礙這三大特點(diǎn)，進(jìn)一步去促進(jìn)無(wú)線電能傳輸技術(shù)水平的進(jìn)步。