Устройство бесконтактного питания и подзарядки мобильных приборов

ООО "Высокие технологии"

1

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.).

Цель проектаЦель проекта

2

3

СВЧ излучение

Варианты бесконтактной передачи энергииВарианты бесконтактной передачи энергии

Магнитостатическая индукция

Лазерное излучениеЭлектростатическая индукция

3

4

Принцип работы Рабочий диапазон

частот

Дальность

действия

Работоспособность

системы при

посторонних объектах

Максимально

достигнутый

КПД

СВЧ излучение ГГц км ограниченная 70 -80%

Магнитостатическая

индукция (МСИ)МГц м полная 70 -80%

Электростатическая

индукция (ЭСИ)КГц - МГц см ограниченная 70 -80%

Лазерное излучение ТГц кмРаботоспособность

отсутствует30 %

Сравнение различных принципов работыСравнение различных принципов работы

4

5

Потребительская электроника Промышленность и транспорт

Военная техникаБиомедицина

Области примененияОбласти применения

МСИ ЭСИ

МСИ

МСИ СВЧ

СВЧ Лазер

5

6

Примеры разработки систем, основанных на принципе МСИПримеры разработки систем,

основанных на принципе МСИ

Система беспроводной

передачи энергииIntel

Sony Splashpower

MobileWise

6

Архитектура системы

AC/DC DC/DC

DC/DC

ВЧ Усилитель

ВЧГенератор

AC/DC

Приемная часть

Передающая часть

220В50Гц 12В DC

13,56 МГц

Нагрузка

Передающий Резонатор

Приемный Резонатор

13,56 МГц

7

13,56 МГц

Обоснование необходимости разработкиОбоснование 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, обеспечивает безопасность использования данной технологии.

8

Приемная часть

Передающий резонатор

(Преобразователь тока в ЭМ поле)

Приемный резонатор

(Преобразователь ЭМ поля в ток)

Среда Передачи

Блок Управления

Передатчик

Система беспроводной передачи энергииСистема беспроводной передачи энергии

Обратная Связь

Передача энергии

Передача информации

9

Мировые аналогиMurata Manufacturing Co. Ltd.Мировые аналогиMurata 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

Мировые аналогиTexas InstrumentsМировые аналогиTexas InstrumentsМодуль 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

В ходе реализации проекта осуществлены инновационные технические решения, направленные на:

Миниатюризацию резонаторов

Повышение эффективности передачи энергии

Использование новых материалов и элементной базы с целью усиления конкурентных преимуществ

Экранировку/концентрацию магнитного поля для дальнейшего уменьшения воздействия на человека

Разработку системы с возможностью передачи данных наряду с осуществлением бесконтактного питания/зарядки мобильных устройств

Обеспечение возможности встраивания в существующую электронику и мобильные устройства.

Инновационные решения в рамках проектаИнновационные решения в рамках проекта

12

Результаты разработкиРезультаты 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

Свойства зарядного устройстваРазработано устройство бесконтактной зарядки в составе:

Передающий модуль Приёмный модуль

Устройство имеет следующие свойства:

1. Передаёт энергию от передающего к приёмному модулю.

2. Мощность передачи до 10 Вт.

3. Обеспечивает возможность передачи данных между заряжающими и заряжаемыми устройствами.

4. Приёмный модуль может легко вписаться в архитектуру широкого ряда мобильных устройств.

5. Передающий модуль является самостоятельным устройством.

14

Передающийрезонатор

Приёмный резонатор

Нагрузка (светодиод)

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

Макет системы для зарядки телефона Samsung

Зарядка телефона с загруженной системой

Зарядка телефона с отключенной системой

16

Диод-сигнализатор передачи энергии

Иконка зарядкиаккумулятора

Передающиймодуль

Приёмныймодуль

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

Спецификация зарядного устройства (продолжение)

Параметр Обозначение Условие Min Среднее Max Ед.изм.

Вх. напряжение передающего модуля

Uвх   11.4 12.0 12.6 В

Вх. ток модуля передающего Iвх. Uвх = 12.0 В - 1 1.5 A

Вых. напряжение приёмного модуля

Uвых  Зависит от применения 3.3 5 9 В

Вых. мощность приёмного модуля

Pвых   - - 10 Вт

Эффективность КПД расстояние до 20 мм - 70 - %

18

Команда исполнителей подобрана по принципу включения в неё 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 с крупными производителями электроники.

Квалификация исполнителейКвалификация исполнителей

19

Спасибо за внимание!

Контакты:ООО «Высокие технологии»

Тел.: +7(916)248 02 44E-mail: rhsc@rhsc.ru

20