Bezdrátový přenos výkonu

Bezdrátový přenos výkonu (angl. wireless power transfer) se používá rovněž ve významu jako bezdrátový přenos energie ^[1] resp. bezdrátové nabíjení baterií atp. Jde o systémy sestávající z napájecího zdroje, vysílací podsestavy, která generuje střídavé elektromagnetické pole. Toto pole přenáší výkon přes vzduchové rozhraní do přijímací podsestavy, která extrahuje výkon z pole a dodává ho do elektrické zátěže. Bezdrátový přenos výkonu je užitečný pro napájení elektrických zařízení, kde propojování pomocí drátů je nepohodlné, rizikové nebo přímo nebezpečné. Podrobnější přehled možných technologických variant je uveden v následující tabulce.

Technologie pro bezdrátový přenos výkonu
Technologie	Dosah	Směrovost	Frekvence	Důležité komponenty	Aktuální / budoucí aplikace
induktivní vazba	krátký	malá	Hz – MHz	cívky drátu	dobíjení baterií elektrických kartáčků na zuby a holicích strojků, indukční vařiče a indukční ohřev průmyslových zařízení
rezonanční induktivní vazba	střední	malá	kHz – GHz	laděné cívky drátu, rezonátory	nabíjení přenosných zařízení, biomedicinských implantátů, elektrických vozidel, autobusů, vlaků, RFID senzorů, chytrých karet
kapacitní vazba	krátký	malá	kHz – MHz	kovové deskové elektrody	nabíjení přenosných zařízení, chytrých karet, biomedicinských implantátů
magneto- dynamická vazba	krátký	--.	Hz	rotující magnety	nabíjení elektrických vozidel, biomedicinských implantátů
mikrovlny	dlouhý	vysoká	GHz	parabolické antény, skenované pole prvků	solární výkonové satelity, pohon dronů, bezdrátové nabíjení zařízení
optické záření	dlouhý	vysoká	≥THz	lasery, fotočlánky, čočky	nabíjení přenosných zařízení, pohon dronů

Bezdrátový přenos energie v blízkém poli

Induktivní vazba

Elektromagnetická indukce umožňuje induktivní vazbu. Používá pro bezdrátové nabíjení/provoz zařízení, např. pro:

zubní kartáčky
chytré telefony
holicí strojky
kuchyňské indukční vařiče
průmyslový indukční ohřev

Rezonanční induktivní vazba

Používá se pro bezdrátové nabíjení baterií např. pro:

přenosná zařízení
biomedicínské implantáty
elektromobily
elektro-autobusy
RFID senzory
chytré karty

Induktivní bezdrátový přenos: napájecí zdroj, oscilátor, cívky L1 a L2, usměrňovač, zátěž.
Rezonanční induktivní bezdrátový přenos: napájecí zdroj, oscilátor, rezonanční obvody, usměrňovač, zátěž
Cívka drátu pro induktivní vazbu ve spodní části elektrického kartáčku na zuby (Brown 4728)
: Induktivní nabíjení baterií chytrých telefonů LG. Po umístění na podložku se telefon se začne automaticky nabíjet
Induktivní nabíjení baterií elektromobilů (Auto Show, Tokyo 2011)
Stanoviště pro induktivní dobíjení baterií autobusů (200 kW, Manheim, BRD, 2020)^[2]

Kapacitní vazba

Elektrostatická indukce umožňuje kapacitní vazbu pro bezdrátové nabíjení baterií. Používá se např. pro:

přenosná zařízení
biomedicínské implantáty
chytré karty

Bipolární kapacitní bezdrátový přenos výkonu
Unipolární kapacitní bezdrátový přenos výkonu

Bezdrátové reverzní nabíjení

Tato funkce umožňuje používat chytrý telefon pro (nouzové) bezdrátové nabíjení dalších zařízení, jako je jiný chytrý telefon, chytré hodinky nebo chytrý náramek, samozřejmě pouze pokud sám nabíjený přístroj bezdrátové nabíjení podporuje. Funkcí disponují například chytré telefony Huawei, Samsung či iPhone.^[3]^[4]^[5]

Normy na bezdrátový přenos energie

Qi (standard bezdrátového nabíjení) (čte se „čí“) jsou normy konsorcia Wireless Power Consortium s celosvětovou působností, které upřesňují bezdrátové nabíjení pro malá elektronická zařízení (5 až 15 W).
AirFuel Inductiv (Powermat) jsou normy na induktivní nabíjení telefonů atp.
AirFuel Resonant (Rezence) jsou normy na rezonanční induktivní nabíjení
VDE-group DKE/AK 353.0.1 jsou normy na bezkontaktní nabíjení baterií elektrických vozidel^[6].

Přenos energie ve vzdáleném poli

Bezdrátový přenos energie ve vzdáleném poli je realizován (předpokládán) např. pomocí:

Laserový svazek dopadající na panel fotovoltaických článků "pohání" model lehkého letadla (NASA Marshall Space Flight Center, 2003)
Solární satelit pro vysílání energie pomocí mikrovln pro (umělá) kosmická tělesa nebo na povrch planety (umělecká vize)

Reference

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Wireless power transfer na anglické Wikipedii a Drahtlose Energieübertragung na německé Wikipedii.

Související články

[1] ttps://dspace.cvut.cz/handle/10467/82503

[2] ttps://ipt-technology.com/ipt-group-taken-over-primove-e-mobility-wireless-charging-technology-portfolio/

[3] ttps://consumer.huawei.com/cz/support/content/cs-cz00459997/

[4] ttps://jablickar.cz/magsafe-baterie-odemyka-reverzni-nabijeni-na-iphone-ma-to-ale-hacek/

[5] ttps://www.samsung.com/cz/support/mobile-devices/jak-pouzivat-powershare-na-chytrem-telefonu-galaxy/

[6] ttps://ieeexplore.ieee.org/document/6425128

[7] ttps://www.electronicdesign.com/power-management/article/21806078/israeli-startup-turns-luminaires-into-wireless-power-chargers

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]