Revision: Wireless Power Transfer—A Review

 

Conceptos Complementarios y Relacionados:

1. Inductive Power Transfer (IPT): Utiliza un campo magnético para la transferencia de energía mediante la inducción electromagnética entre bobinas.

2. Capacitive Power Transfer (CPT): Utiliza un campo eléctrico para la transmisión de energía a través de capacitores.

3. Far-field Power Transfer: Transferencia de energía a través de ondas electromagnéticas (ondas de radio o láser), para distancias largas, con tecnologías como:

   • Microwave Power Transfer (MPT): Utiliza microondas para transferir energía.

   • Laser Power Transfer (LPT): Utiliza láser para transmitir energía.

4. Coupled Wireless Power Transfer (CWPT): Transferencia inalámbrica de energía mediante acoplamiento magnético, utilizando frecuencias de resonancia magnética.

5. Magnetically Coupled Resonance Wireless Power Transfer (MCR WPT): Transferencia inalámbrica mediante resonancia magnética, donde la eficiencia aumenta con la alineación precisa de los campos magnéticos.

6. Metamaterial Design: Uso de materiales avanzados para mejorar la eficiencia en la transferencia de energía a larga distancia, especialmente en WPT de largo alcance.

Comparaciones:

1. Comparación de Eficiencia entre Tecnologías:

   • MPT (Microwave Power Transfer): Alta flexibilidad para distancias largas, pero con eficiencia baja (menos del 10%).

   • LPT (Laser Power Transfer): Alta eficiencia a larga distancia, pero requiere un sistema de rastreo complejo y tiene limitaciones por condiciones atmosféricas.

   • IPT (Inductive Power Transfer): Alta eficiencia (hasta el 90%) para distancias cortas y para aplicaciones de alta potencia (varios kW), pero limitada en términos de distancia (hasta 40 mm).

   • CPT (Capacitive Power Transfer): Menor eficiencia que IPT, pero más barata y adecuada para aplicaciones pequeñas como dispositivos médicos, aunque su distancia de transferencia es muy corta.

2. Comparación de Parámetros de Distancia y Eficiencia:

   • Con IPT (Inductive Power Transfer), la eficiencia y el coeficiente de acoplamiento disminuyen significativamente a medida que aumenta la distancia entre las bobinas del transmisor y receptor. A distancias mayores a 100 mm, la eficiencia puede reducirse hasta un 40%​Wireless Power Transfer….

   • En comparación, MCR WPT (Magnetically Coupled Resonance Wireless Power Transfer) permite transferencias de energía más eficientes a distancias de varios metros sin necesidad de ajustar la posición del transmisor y receptor, pero con una eficiencia más baja que la de IPT​Wireless Power Transfer….

3. Comparación entre Tecnologías de Transferencia Lejanas vs Cercanas:

   • Far-field (MPT y LPT): Se utiliza para distancias largas, pero la eficiencia disminuye considerablemente (menos del 20%).

   • Near-field (IPT y CPT): Ofrecen mayor eficiencia en distancias cortas (entre 68% y 95%), pero la tecnología de IPT se destaca por su mayor eficiencia y capacidad de transmisión de energía en aplicaciones como vehículos eléctricos

1. Aumento de la eficiencia de la transferencia de energía: Se destaca la necesidad de mejorar la eficiencia de la transferencia de energía inalámbrica, especialmente en sistemas de alta potencia. Esto involucra el desarrollo de nuevos materiales, diseños de sistemas y métodos para mejorar el rendimiento de la transferencia de energía, como la optimización de las bobinas transmisoras y receptoras, así como la mejora en el sistema de compensación.

2. Reducción de pérdidas debido al calentamiento de los componentes: El calentamiento es un problema importante en los sistemas de WPT, ya que afecta la eficiencia de la transmisión de energía. Se espera que en el futuro se dedique más investigación a minimizar estas pérdidas térmicas, lo que podría mejorar el rendimiento general del sistema.

3. Desarrollo de sistemas más seguros, de bajo costo y menos complicados: Existe la necesidad de investigar métodos de transferencia de energía que sean más seguros, económicos y fáciles de implementar. Este enfoque puede involucrar la simplificación de los procesos y la mejora de los materiales y componentes utilizados en la transferencia inalámbrica de energía.

4. Investigación sobre la influencia de la forma de las bobinas: Se menciona que la forma de las bobinas transmisoras y receptoras tiene una gran influencia en la eficiencia de la transferencia de energía. Las futuras investigaciones podrían enfocarse en optimizar la geometría de las bobinas para mejorar la eficiencia y reducir las pérdidas.

5. Investigación en sistemas de blindaje y materiales ferromagnéticos: La utilización de materiales como el ferrito para el blindaje de campos electromagnéticos es otro aspecto importante que se puede seguir investigando para mejorar la eficiencia de los sistemas WPT y reducir las interferencias electromagnéticas (EMI).

6. Mejoras en la tecnología de resonancia a distancia: Con el aumento de la distancia entre el transmisor y el receptor, la eficiencia de la transferencia de energía disminuye significativamente. Investigaciones futuras podrían enfocarse en superar estos límites, lo que permitiría una mayor distancia de transferencia de energía.