de Rooij首先提到在线圈(coil)设计方面的限制;根据经验法则,目前若线圈是7吋以上的直径,性能就会下降;此外每一组线圈的品质因数(Q)和线圈之间的藕合系数(k)都会影响长距离的无线充电效率,发射与接收线圈的尺寸和几何形状各自都会大幅影响Q和k的数值。图1是无线电源传输的基本原理。
图1 无线电源传输的基本原理。(图片来源:Würth Elektronik)
de Rooij提到,无线电源传输的电磁场(E-field)方法虽然有技术上的问题,但是可以长距离传输电力──这方面可能还有部份一般会顾虑到的问题,包括产生臭氧(ozone)还有与生物性等其他物质产生交互作用);这种充电方法可能更适用能悬浮在充电板上的装置,如无人机。
电场藕合技术最直接的展现,是在源极(source)和负载(load)之间採用平行板电容器(parallel plate capacitor),输入阻抗需与之匹配,才能实现高效率电源传输;也就是说,有一片板子是放在待充电的无人机底部,另一片就是在充电板上(如图2)。
图2 (a)无线电源传输电场藕合架构;(b)电路模型。(图片来源:https://goo.gl/HRZf11)
以磁共振藕合(magnetic resonant coupling)技术对空中悬浮的无人机进行充电也是不错的替代方案,如图 3所示,该充电板的线圈採用方形设计,无人机上的接收线圈调整为适合支援著陆(landing),使发射和接收线圈之间的距离缩至最短,约只有几公釐(mm),因此使线圈之间的藕合因数得以最大化。