无线供电专利日本在智能机和汽车占优

2016-02-18 08:12:24来源: 技术在线 关键字:无线供电  智能机
    非接触供电技术即无线供电技术,顾名思义,是无需插头与插座接触、无需电线的状态(无线)下输送电力的技术。其原理早已为人所知,并且已经应用到了各种商品中。

早在20世纪末,就有很多产品采用了非接触供电技术,旨在提高容量的研究也一直在进行。2007年,麻省理工学院(MIT)的研究组成功利用磁共振方式,实现了最大传输距离达到几米的大功率、高效率非接触供电。消息一出,社会对非接触供电的关注度激增,研发也一下子活跃起来。

日本专利厅在“2014年度专利申请技术动向调查”中,调查非接触供电相关技术的专利申请动向,查明了一些情况(PDF格式的调查报告概要)。下面就来介绍一下调查的主要内容。

图1是此次调查的技术总览。此次调查为了归纳专利文献,将非接触供电技术分成了磁场耦合方式、电场耦合方式等“供电方式”、车辆和移动产品等“应用技术”、故障对策和小型异物入侵对策等“技术课题”、“亚结构技术”和“控制技术”几大类,然后又细分了技术门类。



图1:技术总览 (点击放大)

按申请人国籍统计的专利申请数量推移:数字体现MIT的冲击力

非接触供电相关技术的专利申请数量在2006年为799件,从2007年开始激增,到2011年已经增加到了3905件(2006年的约5倍)。正如之前介绍,这可能是MIT在2007年发布磁共振方式非接触供电的研究成果所带来的影响。在MIT发布成果之后,日本和美国企业的申请数量很快开始增加,欧洲和韩国企业的申请数量也紧随其后(图2)。


    

图2:按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例(申请地:日本、美国、欧洲、中国和韩国,申请年(优先权主张年):2000~2012年)
注:2011年以后因为数据库录入延迟,PCT申请向各国转移的时间差等原因,可能未涵盖所有数据。
各技术门类按申请人国籍统计:日本在智能手机和汽车领域拥有技术优势

非接触供电现在的主要用途有智能手机等移动产品、纯电动汽车(EV)等车辆。下面来看这些用途按申请人统计的专利申请数量。

智能手机等移动产品用非接触供电的申请数量为精工爱普生114件(第1位)、索尼93件(第3位)、松下82件(第4位)、三星电子104件(第2位)、LG电子63件(第5位),日本和韩国家电厂商的申请数量较多(表1)。精工爱普生在2007年到2009年期间曾大量申请专利,但之后有所减少。


表1:技术门类(手机和智能手机)按申请人统计的申请数量前十名(申请地:日本、美国、欧洲、中国和韩国,申请年(优先权主张年):1995~2012年)


另一方面,EV等车辆用非接触供电的申请数量为丰田503件(第1位)、日产汽车124件(第4位)、丰田自动织机175件(第2位)、住友电装115件(第5位),日本的汽车厂商和汽车部件厂商的申请数量较多(表2)。


表2:技术门类(EV/PHEV)按申请人统计的申请数量前十名(申请地:日本、美国、欧洲、中国和韩国,申请年(优先权主张年):1995~2012年)



利用空气中微弱的电波供电的专利不断增加

除了移动产品和车辆之外,其他领域的专利申请数量也有所增加。那就是利用空气中微弱的电波供电。

近年来,在人类难以靠近的环境、维护负担重的环境中设置的传感器越来越多,更换电池非常困难。如果能够将传感器周围的能量转换成电能并存储起来,就无需再更换电池。这种技术叫作能量采集,在全面投入实用后,有望创造出巨大的市场。与这项技术相关,利用空间中存在的微弱电波发电的专利申请数量为美国企业70件(41%)、日本企业26件(15%),数量虽少,但是在慢慢增加(图3)。


    

图3:技术门类(中类:利用空气中微弱的电波供电)按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例(申请地:日本、美国、欧洲、中国和韩国,申请年(优先权主张年)2000~2012年)
注:2011年以后因为数据库录入延迟,PCT申请向各国转移的时间差等原因,可能未涵盖所有数据。
按课题统计,日本企业扬眉吐气

非接触供电技术有3个重要课题,分别是“异物侵入送受电部之间的对策”、“泄露电磁场对策”和“送受电部错位对策”。在这些方面,日本企业都申请了大量的专利(图4~6)。


    

图4:技术门类(中类:异物入侵对策)按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例(申请地:日本、美国、欧洲、中国和韩国,申请年(优先权主张年)2000-2012年)
注:2011年以后因为数据库录入延迟,PCT申请向各国转移的时间差等原因,可能未涵盖所有数据。
    

图5:技术门类(中类:泄露电磁场对策)按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例(申请地:日本、美国、欧洲、中国和韩国,申请年(优先权主张年)2000~2012年)
注:2011年以后因为数据库录入延迟,PCT申请向各国转移的时间差等原因,可能未涵盖所有数据。
    

图6:技术门类(中类:送受电部错位对策)按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例(申请地:日本、美国、欧洲、中国和韩国,申请年(优先权主张年)2000~2012年)
注:2011年以后因为数据库录入延迟,PCT申请向各国转移的时间差等原因,可能未涵盖所有数据。
在移动产品局部构造方面,日本企业同样表现突出

不只是解决非接触供电课题的技术,日本企业在移动产品局部构造方面也申请了很多专利。其中较多的是“改良线圈或铁芯”、“改良多个部件的配置”等技术(图7)。



图7:移动产品(中类:受电侧设备)按申请人国籍-亚结构技术统计的申请数量(申请年(优先权主张年):1995~2012年) (点击放大)
微波方式专利,日本籍申请人占半数

微波方式是非接触供电的一种供电方式。在与微波方式非接触供电相关的技术中,日本籍申请人申请的数量最多(图8)。


    

图8:技术门类(大类:微波方式)按申请人国籍统计的申请数量推移及申请数量比例(申请地:日本、美国、欧洲、中国和韩国,申请年(优先权主张年)2000~2012年)
注:2011年以后因为数据库录入延迟,PCT申请向各国转移的时间差等原因,可能未涵盖所有数据。
日本企业应瞄准的方向,发挥自身的诸多优势

对于移动产品用非接触供电技术,日本的家电厂商申请了多项专利,重要的是在今后继续保持领先优势。移动产品发展小型和轻量化的需求强烈,采用非接触供电技术需要紧凑地安装构成无线受电部的多个部件,例如线圈、铁芯、屏蔽和控制电路等。

在改良移动产品的线圈和铁芯、改良多个部件的配置上,日本企业的技术具有优势。但部件芯片容易被仿制,需要提防技术外流。日本企业要想在移动产品用非接触供电技术上保证利益,一方面要促进受电部的模块化,以防仿制,一方面还要推行因地制宜地使用专利和技术经验的知识产权战略,采取防御措施。

日本的汽车厂商正在积极开发EV等车辆的非接触供电。车辆在停车场等室外充电的机会多,为了保证方便、安全,应对车辆与供电设备之间存在雨、泥、金属片等异物的对策、应对泄露电磁场的对策、应对供电设备与停车位置错位的对策等显得尤为重要。日本企业也为解决这些课题申请了许多专利,在技术上拥有优势。在今后应当发挥优势,进一步推动与车辆用非接触供电相关的技术开发。

在基于电波的能量采集领域,微波方式的非接触供电技术是热门候选。对于这项技术,日本籍申请的专利最多,由此可以推测,日本在基于电波的能量采集上拥有潜在的技术实力。为了将强大的技术实力运用于基于电波的能量采集,日本企业应当努力推进研发。

关键字:无线供电  智能机

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/article_2016021851412.html
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