无线供电新突破:局域无线电能传输系统

发布时间:  2021-04-15  投稿:陈杰   浏览次数:

着力解决局域多电子设备的无线供电问题,助力万物互联时代到来

随着万物互联技术的发展,无线供电技术大规模应用的时代即将到来,市场极为广阔,目前已在个人消费电子产品、智能家居、植入式医疗器械、新能源汽车、航天航空等多个领域崭露头角。但是,目前在消费电子设备领域实现商用的无线充电技术传输距离短,多在毫米量级,与有线传输技术相比优势不明显,难以实现大规模应用。

2021年开年以来,无线充电技术高潮迭起。国内外知名智能电子设备厂商,包括小米、摩托罗拉、OPPO等相继发布了自研的中距离无线充电技术,将无线充电技术的商业化进程推向了高潮。

十大网赌博正规信誉网址扆梓轩老师团队开发出可在一定空间范围内稳定工作的“能量WiFi”系统。该系统的发射端可集成于如会议桌、设备平台、地面、墙面等各类平面上,采用成熟工艺制造,成本低、占用空间小。该系统的传输范围由集成发射端的平面的尺寸决定,如集成于桌面的局域无线供电系统可在整个桌面范围内实现稳定高效供电。未来,该技术有望通过多系统联合设计优化及协同工作,进一步实现“无线电能传输网络”的区域覆盖。

该系统安全、可靠、高效,解决了局域多设备的移动中充、供电问题。该系统的总功率可随负载数量及其功率的变化自动增减,目前可同时为10个设备进行充/供电,单设备的功率为5瓦。 

该系统接收端可贴合地安装在电子设备、传感器等受电设备的表面,占用空间小,对应用环境条件要求低,并可通过后期加装的方式对现有设备进行高效率、低成本的无线供电改造,助力物联网技术的发展,加快万物互联时代的到来。

该技术代表我校入选今年举办的第八届中国(上海)国际技术进出口交易会参展项目,将于4月15~17日公开发布。

第八届中国(上海)国际技术进出口交易会媒体对接会现场

目前,扆梓轩老师团队已与江苏骅盛车用电子股份有限公司达成合作,基于该技术开发集成于汽车中控台的局域无线手机充电器,预计将于2022年初推向车用电子设备市场。

简介:上海大学是我国最早开展无线电能传输研究的高校之一。其电磁场与微波技术学科设有天线与微波研究中心,先后承担多项国家重大重点项目、国防科工委预研基金、国家863项目及国家自然科学基金等。现已形成以杨雪霞教授为核心、以无线电能传输和天线为主要研究方向的国防特色学科。

平时教学科研情况

扆老师与学生探讨

扆老师给自己学生布置的第一次作业是引导学生做一份正确的人生规划。“带学生,比起教书,更多的还是育人。只有真正深入了解了学生读书的目标,并将其目标与国家、民族对人才的需求有机地结合在一起,为每一个学生制定不同的培养计划和研究方向,才能更好地指导他们成为自己理想的模样”。“志存高远,脚踏实地。两者缺一不可”。对于希望毕业后继续深造的学生,扆老师会以发表高级别文章为导向,指导其进行深入的理论研究;对于希望毕业后参加工作的学生,则以工程实践为导向,指导他们更多地参与到天线和无线电能传输两个领域的企业和研究所研发项目中,“完整和丰富的项目经历是HR最看重的。”扆老师如是说。对于有志报国的学生,扆老师则会让他更多地参与到国防相关科研项目中,“我们拥有以杨雪霞教授为带头人的电磁场与微波技术国防特色学科,对学生而言是不可多得的资源”。

“水平高,亲和力强,扆老师从来不发火”。学生评价说。“这应该和我坚持的两个原则相关”,扆老师笑着解释。第一个原则是“事必躬亲”,在指导学生前,扆老师会进行充分的理论分析、仿真和实验。“我也试过,如果自己不实际参与,其实是难以指导学生的。”;第二个原则是“严于律己,宽以待人”。学生做的不好,没有进展,扆老师会首先从自己身上找原因,是不是指导不到位。扆老师相信,上大的学生自身素质都是过硬的,当遇到问题时,作为老师应当多反思自己的培养方法该如何提升。“卢瑟福一人培养出了11位诺贝尔奖得主,充分说明了教师自身素养的重要性”。

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进行精细焊接教学指导

除教学科研外,扆老师还积极参与学院学科点申报、学科评估、天线与微波研究中心管理等各项公共服务。“上海大学的前辈们为我们年轻人搭建了这么好的平台,我们理应继续为他添砖加瓦,发扬光大。平台越大,个人才能走得越远,在为大家服务的同时,也是在为我们自身以及学生的未来铺路”。

以往科研情况:

具有较高的学术水平和创新能力。在无线电能传输和天线两个领域发表论文十余篇,其中第一作者7篇,作大会报告2次、分会报告3次,申请专利4项。提出了一套全新的基于场分析提取结构精确等效电路的研究方法,并基于该方法,分别于2018和2020年首次提出了交替反绕螺旋线圈(AWC)和反对称平面线圈(APC)两种异形的磁谐振线圈,从理论上和结构上有效提升了WPT系统的能量传输距离和效率,并大大简化了WPT系统结构。两项成果均发表在电力电子领域顶级期刊IEEE Transactions on Power Electronics。第一种线圈为中空立体结构,其50%效率的传输距离达到6倍线圈直径,是目前见于文献的最佳结果,有望应用于医疗胶囊内窥镜或工业机械臂,可与上述两种结构的轮廓共形,不额外占用空间。第二种线圈为平面结构,传输距离远、效率高、易与设备整合,由之构建的中距离无线供电系统结构简单、成本低、模块化,可广泛用于个人消费电子产品和新能源汽车领域,实现对现有设备的无损加装和改造。在天线方面,申请人提出了一种全新的多层介质集成慢波结构,并基于该结构设计了尺寸仅0.03波长×0.01波长×0.005波长的小型化高增益天线,并通过特殊的结构设计改变了其辐射方向,目前,该慢波结构天线已服务于国防。

具备较强的研制能力和丰富的工程实践经验。参与各类国家级、省部级以及横向项目八项,目前主持军队装备研发项目一项。多项成果已交付军队、研究所及企业。其中,1.小型化弹载通信天线,通过良好设计、严选材料、推敲工艺和反复实验,该弹载天线通过了严苛的高低温冲击、加速度、振动等试验。目前该天线已列装;2.机扫、电扫结合的卫星通信天线,结合机扫扫描角度大和电扫波束扫描速度快的优点,实现了海上平台与卫星的稳定高速通信。基于该技术的船载卫星“动中通”天线已在我国南海得到了应用,是构建“北斗+互联网+渔业”综合服务平台的关键节点。



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