目前通过无线技术为电子设备充电的方法只有在将整个系统参数设置为与特定传输距离匹配时才有效。因此，这些方法仅限于静态功率传输应用，这意味着接收功率的设备需要与提供功率的源保持特定的距离，以便功率传输成功。
5月19日消息，斯坦福大学（Stanford University）的研究人员最近开发了一种新技术，这种技术可以实现更高效的无线功率传输，而无需考虑设备与其电源之间的距离。他们的论文发表在《自然电子》杂志上，有助于克服现有电子设备无线充电工具的一些局限性。
进行这项研究的研究人员之一Sid Assaworrarit说“我们研究的主要目的是克服动态无线充电的障碍，我们的想法是基于奇偶时间对称（PT对称）的，它涉及具有平衡增益和损耗的系统。”
在之前的一项研究中，Assaworrarit和他的同事Shanhui Fan介绍了一种非线性PT对称电路装置，该装置可以提供可靠的无线功率传输，即使设备在给定空间内快速移动，也能保持这种能力。虽然他们的系统取得了令人满意的结果，但其整体效率却远远不能令人满意。在他们的新研究中，研究人员引入了一种设计策略，使得他们先前开发的系统更加强大和高效。
Assawarrarit解释说：“我们系统的稳健性是通过在我们提出的无线功率传输系统的源端加入一个放大器作为增益元件来实现的，增益允许随着时间的推移在系统中积累振荡，振荡频率是增长最快的频率。这与振荡器类似，只是电源和负载在空间上是分开的。”
系统本征频率是指系统运行良好并有助于将功率有效传输到设备的频率。在研究人员设计的系统中，这种振荡频率能够自我适应变化的条件，这种变化可能是装置接收功率在亚毫秒时间尺度内的移动，从而即使装置处于快速移动状态，也能保持有效的传输点。
Assawarrarit说：“我们的系统的高效率是通过精心设计增益元件实现的。在我们之前的工作中使用的现成放大器，通过切割其直流电源的一部分来产生输入信号的放大版本，该部分直流电源在输出时不会振荡，因此效率通常为50%或更低。”
使用开关模式放大器，Assawaworrarit和Fan能够防止效率损失，这妨碍了他们在先前研究中开发的电路设置的整体性能。他们使用的放大器通过将晶体管作为一个受控开关来防止这种效率损失，当系统打开或关闭时，晶体管都不消耗功率。
Assawaworrarit说：“然而，由于需要满足高效的开关条件和输出功率（通常对频率敏感），开关模式放大器通常设计用于窄的工作频带。通过正确的电路设计，传输距离中耦合和本征频率变化的影响将被抵消，因此，有效的切换条件可以在较宽的传输距离范围内保持。”
研究人员设计的无线充电新系统的关键优势在于它的健壮性，无论设备离电源有多远。该系统可以在亚毫秒的时间尺度上快速适应，这意味着它可以启用远程无线充电，即使设备以非常高的速度移动，例如，如果该设备是在高速公路上超速行驶的汽车。
参与这项研究的另一位研究人员说：“这项研究在理论和实践上都有重大贡献。在理论贡献方面，我们的工作指出非线性对PT对称系统动力学的重要性。在实际应用方面，我们的工作是朝着动态无线功率传输迈出的重要一步，表明这样的传输既能可靠又能高效地完成。”
在一系列的初步测试中，新系统取得了显著的效果，因为它能够通过无线技术将大约10W的功率有效地传输到距离电源0到65cm的移动设备上，总效率几乎恒定在92%。今后，该系统可以进一步改进，以便能够从更大范围的距离转移更多的能量。
Assawaworrarit说：“在我们下一步的研究中，有几个途径值得探索。对于某些应用，例如给移动的汽车充电，在道路下面嵌入一组源线圈是有益的。在这种情况下，研究它们的最佳位置和相互作用应该是有用的，进一步增加传输的功率也很重要，特别是对于车辆应用。”
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