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 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: 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 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!