Transcript Vezeték nélküli energiaátvitel

Mobil eszközök vezeték nélküli
tápellátása
Benedek Ferenc, Benedek Gábor, Czirják Attila, Gyuricza
Csaba, Kokavecz János, Untener Kornél
SZTE TTIK Műszaki és Anyagtudományi Intézet
Mi a vezeték nélküli energiaátvitel?
 Nem varázslás, nem mágia!
 Nicola Tesla úttörő kísérleteket
végzett, munkáját ma is misztikus
homály fedi
 Transzformátor mint mindennapos
vezeték nélküli
energiaátviteli
eszköz
Transzformátor
Transzformátor
Jellemző paraméterek
 A primer oldali tekercs fluxust
indukál
 A keletkező fluxus közel száz
százaléka átmegy a szekunder
oldali tekercsen és abban
feszültséget indukál
 A primer és a szekunder oldal
között nincs vezeték! (vezeték
nélküli energiaátvitel)
Mobil vezeték nélküli energiaátvitel
Mobil vezeték nélküli
energiaátvitel
Jellemzők
 A primer oldali tekercs fluxust
indukál
 A keletkező fluxus kis százaléka
(20-80%) megy át a szekunder
oldali tekercsen és abban
feszültséget indukál
 A primer és a szekunder oldali
tekercsek közötti pozíció
változhat! (mobil vezeték nélküli
energiaátvitel)
Problémák és megoldási lehetőségek
 Az adó és a vevő közötti csatolási állandó változhat a vevő
és adó relatív pozíciójának függvényében
 A vevő és az adó között egy folyamatos kommunikációt
valósítanak meg, amely a gerjesztés intenzitásának
változtatásával igyekszik a csatolásban fellépő
változtatásokat kiküszöbölni
 A csatolási állandó alacsony lehet -> az energiaátvitel
hatásfoka is alacsony lesz
 Rezonáns energiaátvitelt valósítunk meg, ahol a
rezgőkörök jóságával növelhető a hatásfok
Rezonáns csatolás
 Egy tekercs és egy kondenzátor összekapcsolásával rezgőkört
(rezonáns áramkört) készíthetünk. A rezonancia jóságának
(élességének) jellemzője a jósági tényező (Q).
 Ha két rezgőkört valamilyen módon egymáshoz csatolunk (pl.
induktív csatolás), akkor a két rezgőkör között energia áramlik.
A maximális hatásfok erősen függ a tekercsek jósági
tényezőjétől:

1 
k  Q1  Q 2
2
1  k  Q1  Q 2
2

2
Óriási mértékben
növelhető a hatásfok!
Mobil vezeték nélküli energiaátviteli
rendszer
Wireless Power Consorcium
 A Wireless Power Consorcium egy a
vezeték nélküli energiaátviteli eszközök
fejlesztését támogató non-profit szervezet.
 Ajánlása (Qi specifikáció) megad egy
javasolt kommunikációs sémát az adó
és a vevő között. A javasolt módszer
előnye, hogy nem szükséges addicionális
kommunikációs csatorna, hanem az adó és a
vevő tekercsei közötti csatolást használjuk fel
digitális adatok átvitelére.
Digitális jelátvitel
 A vevőtekercs rezonanciafrekvenciájának eltolásával
az adó terhelése modulálható. A terhelés változás az
áram és a feszültség modulációjaként észlelhető.
Kommunikáció WPC 1.0
1.
2.
3.
4.
Analóg ping
Digitális ping
Konfiguráció, identifikáció
Energiaátvitel
TI BqTesla sorozatú IC-k
 Komplett Wireless Power adó és vevő pár
 Megfelel a WPC 1.0 és 1.1 standardnak
Tekercsek
Adó és vevő
tekercsek:
fontos a mágneses
árnyékolás és az
alacsony impedancia
Elérhető műszaki paraméterek
 Teljesítménysűrűség: 0.2-0.25 W/cm2
 Működési frekvencia: 110-205 kHz
 Hatásfok: Az egész rendszerre: 70% körül, >90% az
átvitelre (elsősorban a tekercsektől függ)
 Maximális teljesítmény: 5.0-5.5W
 Idegen test detektálás
Összefoglalás
Köszönöm a figyelmet!