Mobil eszközök vezeték nélküli tápellátása

Benedek Ferenc, Benedek Gábor, Czirják Attila, Gyuricza Csaba, Kokavecz János, Untener Kornél SZTE TTIK Műszaki és Anyagtudományi Intézet

Nem varázslás, nem mágia! Nicola Tesla úttörő kísérleteket

végzett, munkáját ma is misztikus homály fedi

Transzformátor mint mindennapos vezeték nélküli energiaátviteli eszköz

Mi a vezeték nélküli energiaátvitel?

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)

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

Problémák és megoldási lehetőségek

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:

Rezonáns csatolás

2212

212

QQk11

QQk

Óriási mértékben

növelhető a hatásfok!

Mobil vezeték nélküli energiaátviteli rendszer

A Wireless Power Consorcium egy avezeték nélküli energiaátviteli eszközök fejlesztését támogató non-profit szervezet.

Ajánlása (Qi specifikáció) megad egyjavasolt kommunikációs sémát az adóés a vevő között. A javasolt módszerelőnye, hogy nem szükséges addicionáliskommunikációs csatorna, hanem az adó és a vevő tekercsei közötti csatolást használjuk feldigitális adatok átvitelére.

Wireless Power Consorcium

A vevőtekercs rezonanciafrekvenciájának eltolásával az adó terhelése modulálható. A terhelés változás az áram és a feszültség modulációjaként észlelhető.

Digitális jelátvitel

Kommunikáció WPC 1.0

1. Analóg ping2. Digitális ping3. Konfiguráció, identifikáció4. Energiaátvitel

Komplett Wireless Power adó és vevő pár Megfelel a WPC 1.0 és 1.1 standardnak

TI BqTesla sorozatú IC-k

Tekercsek

Adó és vevő tekercsek: fontos a mágneses árnyékolás és az alacsony impedancia

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

Elérhető műszaki paraméterek

Összefoglalás

Köszönöm a figyelmet!