Беспроводная зарядка для мобильных девайсов. состояние дел на осень 2013 года.

1. Устройство бесконтактного питания и
подзарядки мобильных приборов
ООО "Высокие технологии"
1

2. Цель проекта
Основной целью проекта является разработка
устройства бесконтактного питания в виде
универсального решения, пригодного как для
питания и подзарядки портативных мобильных
устройств
(мобильные
телефоны,
ноутбуки,
планшетные компьютеры, музыкальные плееры,
GPS/ГЛОНАСС
навигаторы
и
трекеры,
беспроводные гарнитуры и т.д.), так и стационарной
электроники
и компьютерных периферийных
устройств (устройства ввода и вывода информации,
механические манипуляторы типа «мышь» и др.).
2

3. Варианты бесконтактной передачи энергии
СВЧ излучение
Магнитостатическая индукция
Лазерное излучение
Электростатическая индукция
3
3

4. Сравнение различных принципов работы
Принцип работы
СВЧ излучение
Магнитостатическая
индукция (МСИ)
Электростатическая
индукция (ЭСИ)
Лазерное излучение
Максимально
системы при
достигнутый
посторонних объектах
КПД
Рабочий диапазон
Дальность
частот
действия
ГГц
км
ограниченная
70 -80%
МГц
м
полная
70 -80%
КГц - МГц
см
ограниченная
70 -80%
ТГц
км
4
4
Работоспособность
Работоспособность
отсутствует
30 %

5. Области применения
Потребительская электроника
Промышленность и транспорт
 МСИ
 ЭСИ
 МСИ
 СВЧ
Биомедицина
Военная техника
 МСИ
 СВЧ
 Лазер
5
5

6. Примеры разработки систем,
основанных на принципе МСИ
Intel
Система
беспроводной
передачи энергии
Sony
Splashpower
6
6
MobileWise

7. Архитектура системы
220В
50Гц
AC/DC
DC/DC
Передающий
Резонатор
12В DC
ВЧ
Генератор
13,56 МГц
ВЧ
Усилитель
13,56 МГц
Передающая часть
Приемная часть
Приемный
Резонатор
13,56 МГц
DC/DC
AC/DC
Нагрузка
7

8. Обоснование необходимости разработки
 Необходимость проведения разработки устройства для обеспечения
бесконтактного питания и подзарядки мобильной электроники
обусловлена отсутствием подобных решений на российском рынке и
отсутствием российских разработок в данном направлении.
 Кроме того, на сегодняшний день отсутствуют аналоги, в том числе
мировые, обеспечивающие параллельный обмен данными между
приемным и передающим модулем системы беспроводной передачи
энергии.
 Разработка устройств мобильной электроники, не уступающих
мировым
аналогам,
способствует
решению
проблемы
импортозамещения и технической независимости России от других
стран в области оборудования для телекоммуникаций и связи.
 Создание устройства, соответствующего по всем параметрам
международному
стандарту
QI,
использования данной технологии.
8
обеспечивает
безопасность

9. Система беспроводной передачи энергии
Передатчик
Передающий
резонатор
(Преобразователь
тока в ЭМ поле)
Среда
Передачи
Блок
Управления
Приемный
резонатор
(Преобразователь
ЭМ поля в ток)
Обратная Связь
Передача энергии
Передача информации
9
Приемная
часть

10. Мировые аналоги
Murata Manufacturing Co. Ltd.
Модуль для беспроводного питания мобильных устройств. Электростатическая индукция
Док-станция Hitachi Maxell для бесконтактного
питания планшетных компьютеров
Размеры приемного модуля: 76.5 х 11.5 х 11 мм3
Размеры передатчика: 108 х 30 х 16 мм3
КПД системы: 70%
Мощность отдаваемая в нагрузку: 10 Вт
10

11. Мировые аналоги
Texas Instruments
Модуль для беспроводного питания мобильных устройств. Без передачи данных
Размеры приемного модуля: 15 х 5 х 1,5 мм3
Размеры передатчика: 132 х 72,4 мм2
КПД системы: 70% (расстояние 3,5 мм)
Мощность отдаваемая в нагрузку: 10 Вт; Напряжение 5 В
11

12. Инновационные решения в рамках проекта
В ходе реализации проекта осуществлены
технические решения, направленные на:
инновационные
 Миниатюризацию резонаторов
 Повышение эффективности передачи энергии
 Использование новых материалов и элементной базы с целью
усиления конкурентных преимуществ
 Экранировку/концентрацию
магнитного
уменьшения воздействия на человека
поля
для
дальнейшего
 Разработку системы с возможностью передачи данных наряду с
осуществлением
устройств
бесконтактного
питания/зарядки
мобильных
 Обеспечение возможности встраивания в существующую электронику
и мобильные устройства.
12

13. Результаты разработки
1) Оригинальные конструкции резонаторов для бесконтактной передачи
энергии для обеспечения питания и подзарядки мобильной электроники
с возможностью обмена данными;
2) Устройство бесконтактного питания как универсальное решение,
пригодное для встраивания в существующее мобильное оборудование.
Основные технические параметры (в соответствии с международным стандартом QI 1.0) :
• Рабочая частота: для передачи энергии – 150 кГц, для передачи информации - 13.56 МГц
(неионизирующая - безопасная);
• Мощность зарядки: ~ до 10 Вт;
• Геометрические размеры резонаторов (диаметр) при толщине не более 2 мм:
приемный: не более 20 мм,
передающий: не более 70 мм.
• Эффективность передачи энергии: не менее 70% на расстояние до 20 мм;
Беспроводное зарядное устройство представляет собой портативную систему питания,
которая позволяет одновременно зарядить несколько мобильных устройств.
Следующий шаг развития - устройство мощностью до ~15 Вт будет способно обеспечивать
одновременную зарядку мобильного телефона, КПК, MP3-плеера и цифровой камеры.
Для зарядки ноутбука будет разработана соответствующая модель устройства.
13

14. Свойства зарядного устройства


Нагрузка (светодиод)
1.
2.
3.
4.
Приѐмный
резонатор
Передающий
резонатор
5.
14
Разработано устройство
бесконтактной зарядки в составе:
Передающий модуль
Приѐмный модуль
Устройство имеет следующие
свойства:
Передаѐт энергию от передающего к
приѐмному модулю.
Мощность передачи до 10 Вт.
Обеспечивает возможность передачи
данных между заряжающими и
заряжаемыми устройствами.
Приѐмный модуль может легко
вписаться в архитектуру широкого
ряда мобильных устройств.
Передающий модуль является
самостоятельным устройством.

15. Соответствие международным стандартам
QI 1.1 ассоциации Wireless Power Consortium
1. Энергоэффективность – не
менее 70 % на расстояние до 20
мм.
2. Безопасно для здоровья,
поскольку использует
неионизирующее излучение
частотами 150 кГц и 13,56 МГц.
3. Способно обнаруживать
совместимое с QI устройство.
4. Наличие посторонних
предметов на передающем
устройстве не влияет на
работоспособность.
15

16. Макет системы для зарядки телефона Samsung
Зарядка телефона с
загруженной системой
Приѐмный
модуль
Передающий
модуль
Зарядка телефона с
отключенной системой
Диод-сигнализатор
передачи энергии
16
Иконка зарядки
аккумулятора

17. Спецификация зарядного устройства
Параметр
Обозначение
Значение
Ед. изм.
Входное
напряжение
Umax
12
В
Выходная
мощность
Pmax
10
Вт
Рабочая
температура среды
Tр
от 0 до +40
C
Температура
хранения
Tхр
от -20 до +70
C
17

18. Спецификация зарядного устройства
(продолжение)
Параметр
Обозначение
Вх. напряжение
передающего
модуля
Uвх
Вх. ток модуля
передающего
Iвх.
Вых.
напряжение
приѐмного
модуля
Uвых
Вых. мощность
приѐмного
модуля
Pвых
Эффективность
КПД
Условие
Min
Среднее
Max
Ед.изм.
11.4
12.0
12.6
В
Uвх = 12.0 В
-
1
1.5
A
Зависит от
применения
3.3
5
9
В
-
-
10
Вт
-
70
-
%
расстояние
до 20 мм
18

19. Квалификация исполнителей
 Команда исполнителей подобрана по принципу включения в
неѐ необходимых специалистов, которые совокупно обладают
компетенциями по каждому научно-технологическому участку
и этапу работы и имеют большой опыт реализации
инновационной продукции и проектов, в том числе в области
разработки радиоэлектронной аппаратуры, средств связи,
радиолокации.
 В состав коллектива исполнителей входят 2 профессора,
доктора наук, и 3 кандидата наук.
 Коллектив имеет успешный опыт выполнения НИР по тематике
проекта
в
рамках
сотрудничества
производителями электроники.
19
с
крупными

20. Спасибо за внимание!
Контакты:
ООО «Высокие технологии»
Тел.: +7(916)248 02 44
E-mail: rhsc@rhsc.ru
20