手機(jī)移動(dòng)充電 圖片來源：同濟(jì)大學(xué)
日前，同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院劉慶文教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的紅外隔空充電技術(shù)，將智能手機(jī)和AR眼鏡的移動(dòng)傳能距離拓展到2米。該技術(shù)不僅可以在室內(nèi)為智能手機(jī)、智能眼鏡等移動(dòng)終端遠(yuǎn)程供電，還可以在室外為攝像頭、無人機(jī)等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備移動(dòng)供電，實(shí)現(xiàn)類似Wi-Fi的無線傳能。
在研究中，研究人員提出共振波束理論，構(gòu)建表征共振波束傳輸效率的數(shù)學(xué)模型，并基于該理論和模型研發(fā)了紅外隔空充電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了距離2米和視場角6°范圍內(nèi)任意移動(dòng)條件下5瓦光能和500毫瓦電能的傳輸功能。相關(guān)成果發(fā)表在IEEE Internet of Things Journal。
近年來，移動(dòng)電子設(shè)備的大量涌現(xiàn)促進(jìn)了無線傳能技術(shù)的快速發(fā)展，避免了電線、電池等供電方式帶來的不便，并催生出更多創(chuàng)新性應(yīng)用。非輻射無線傳能（即電磁感應(yīng)充電）適用于高效率能量傳輸，但面臨的挑戰(zhàn)是有效傳輸距離被限制在收發(fā)器尺寸的幾倍之內(nèi)，即使在諧振狀態(tài)下也是如此。輻射無線傳能（例如無線電、激光等）雖然適用于遠(yuǎn)距離能量傳輸，但困難在于高效傳輸需要復(fù)雜的控制機(jī)制來跟蹤移動(dòng)的能量接收器。
不過，如果利用物體之間的共振輻射場，即共振波束，就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離和高效率的能量傳遞。劉慶文團(tuán)隊(duì)通過理論和實(shí)驗(yàn)證明了共振波束傳能（RBC）的傳輸距離可以達(dá)到收發(fā)器尺寸的數(shù)百倍以上。研究人員利用回復(fù)反射器元件，解決了現(xiàn)有輻射無線傳能技術(shù)的移動(dòng)性難題，實(shí)現(xiàn)了距離2米和6°范圍內(nèi)任意移動(dòng)下5瓦光能和500毫瓦電能的隔空傳輸。此外，理論和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的自適應(yīng)安全性。當(dāng)異物靠近傳能鏈路時(shí)，能量傳輸會自適應(yīng)中斷使得傳能即刻停止，而無需安全檢測設(shè)備。
此外，該系統(tǒng)基于雙回復(fù)反射器組成的空間分離諧振腔，利用腔內(nèi)共振波束作為傳遞能量的載體，在移動(dòng)情況下可以實(shí)現(xiàn)對接收端的自動(dòng)跟蹤，無需控制邏輯和設(shè)備。它還首次采用聚焦遠(yuǎn)心貓眼作為回復(fù)反射器，大大提高了移動(dòng)諧振腔的穩(wěn)定性。其顯著優(yōu)勢在于自對準(zhǔn)的隔空充電，可在移動(dòng)操作中高效且自動(dòng)地將能量傳輸?shù)骄o湊型電子設(shè)備，無需任何定位或跟蹤控制。
