無線充電：三洋電機(jī)的非接觸充電板 - 全文

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　　要最先實現(xiàn)位置自由

　　三洋電機(jī)想在WPC實現(xiàn)兩個目標(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)試驗的工作量。另一方面，可使受電器件端在設(shè)計上能有一定的自由度。

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　　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“線圈陣列型”、“可移動線圈型”及利用引導(dǎo)功能等將便攜產(chǎn)品置于指定場所即可充電的“磁鐵吸引型”三種方式。

　　另一個目標(biāo)是實現(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，作為三洋電機(jī)參加WPC的絕對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)計了在充電板內(nèi)部內(nèi)置步進(jìn)馬達(dá)以移動送電用線圈的“可移動線圈型”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，“幾乎不會對耗電量產(chǎn)生影響”。

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　　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。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)。

　　這種措施雖然會導(dǎo)致成本的增加，但該公司找到了相應(yīng)的解決對策。比如，作為可移動型結(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了其采用。

　　三洋電機(jī)在開發(fā)充電板的同時也在推進(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)一步實現(xiàn)小型化和薄型化。(記者：久米 秀尚，《日經(jīng)電子》)

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　　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。因為不僅要內(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。