Vezeték nélküli energiaátvitel

Wireless Power Transfer

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

2026. March 21.

Hatályosság vége:

—

Tantárgy neve (magyarul, angolul)

Vezeték nélküli energiaátvitel

Wireless Power Transfer

Tantárgykód

BMEVIHVAV25

Tantárgyjelleg

—

Képzési szint

—

Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves)

Kurzustípus	elmélet	gyakorlat	laboratóriumi gyakorlat
óraszám (heti)	2	0	0
jelleg (kapcsolt/önálló)	—	—	—

Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa

félévközi érdemjegy

Tantárgy kreditértéke

Tantárgyfelelős

DR. Gyimóthy Szabolcs

beosztás: egyetemi tanár

elérhetőség: gyimothy.szabolcs@vik.bme.hu

Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység

Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék

Kar

Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Tantárgy weboldala

—

Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege

—

Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény

nincs

Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel

nincs

Célkitűzés

Tantárgyprogram

Bevezető rész (3 hét)

A vezeték nélküli energiaátvitel (wireless power transfer, WPT) fajtái: szorosan csatolt induktív átvitel, rezonancia alapú "közeltéri" átvitel (induktív, kapacitív), sugárzás útján történő átvitel (mikrohullám, lézer).
A WPT potenciális alkalmazási területei: háztartási és mobil eszközök töltése (telefon, laptop, TV), közlekedési eszközök töltése álló helyzetben vagy akár menet közben (elektromos autók és buszok, "intelligens autópálya" koncepció), orvosi alkalmazások (implantátumok és behelyezett diagnosztikai eszközök töltése), szenzorok energiaellátása ("internet of things" és "intelligens épület" koncepció), katonai alkalmazások.
A környezeti energia hasznosításának (energy harvesting) lehetőségei.
A WPT előnyei (energiatároló-szükséglet csökkentése, mobilitás), és hátrányai (egészségügyi kockázat, veszteség, EMC zavarok).
Az elektromágneses kompatibilitás (EMC) alapjai. Az elektromágneses tér biológiai hatásai, és a vonatkozó előírások.
Néhány megvalósult rendszer, esettanulmányok, konzorciumok és szabványok, pl. KAIST Primove, COTA, Qi, AirFuel (korábban A4WP-Rezence).

Elméleti háttér (5 hét)

Alapvető hullámterjedési ismeretek. Antennák, tekercsmodellek, menetkapacitás.
Az induktív rezonancián alapuló energiaátvitel matematikai modelljei: kétkapu-leírás (szórási és impedanciaparaméterek), a csatolt módusok elmélete, helyettesítő áramköri modellek.
A WPT fő jellemzői: működési frekvencia, átvihető teljesítmény, hatásfok. A hatásfok-optimalizálás kérdése, impedanciaillesztés, impedanciahálózatok.
Tekercsrendszer karakterisztikáinak és helyettesítő paramétereinek hatékony számítása az integrálegyenletek módszerével.
Nyalábformálás antennarendszerrel.

A gyakorlati megvalósítás kérdései (6 hét)

Rádiófrekvenciás mágneses energiaátviteli rendszerek felépítése.
Adó- és vevőtekercsek (Qi és AirFuel).
Adó- és vevőáramkörök.
Adó/vevő kommunikációs rendszerek; az NFC fizikai rétege.
Mérő, és vezérlő áramkörök (mikrovezérlők, árammérők).
Adóoldali tápegységek.
Egyenirányító antenna (rectenna) működése.

Napjainkban a vezeték nélküli energiaátvitel robbanásszerű fejlődés előtt áll. A „mindenütt jelenlévő energia” technológiája eddig soha nem látott mobilitást kölcsönözhet eszközeinknek, járműveinknek, és csökkentheti a villamosenergia tárolásának problémáját. A környezeti energia hasznosításával (energy harvesting) többek között megoldható a szenzorhálózatok vezeték nélküli táplálása, amely a „dolgok internetének” (internet of things, IoT) fontos eleme. Éppen ezért lényegesnek tartjuk, hogy a jövő villamosmérnöke tisztában legyen ezen technológiák lehetőségeivel, elméleti hátterével és gyakorlati-tervezési kérdéseivel. Mivel a területnek egyaránt vannak villamosenergetikai, térelméleti és nagyfrekvenciás technológiai vonzatai, ezért a tárgyat a két tanszék (HVT és VET) közösen oktatja. Az órák egy részét tanszéki laborban tartjuk, ahol rendelkezésre állnak oktatási célra készített kísérleti WPT eszközök.

Tanulmányi eredmények

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Tudás

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Képességek

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Attitűd

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Autonómia és felelősség

Nincsenek rögzített tanulási eredmények.

Oktatási módszertan

Heti 2 előadás tanteremben, illetve tanszéki laborban.

Tanulástámogató anyagok

Online források

Előadói jegyzetek; K. Y. Kim (szerk), Wireless Power Transfer – Principles and Engineering Explorations, InTech, 2012, online változat is elérhető: [http://www.intechopen.com/books/wireless-power-transfer-principles-and-engineering-explorations]; H. A. Haus, Waves and fields in optoelectronics (Chapter 7: Coupling of modes – resonators and couplers), Prentice Hall, 1984.; A. Karalis, J. Joannopoulos, M. Soljacic, "Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer", Annals of Physics, vol. 323, no. 1, 2008, pp. 34–48.N. Shinohara, Wireless Power Transfer via Radiowaves, Wiley-ISTE, 2013.; Rezence technical publications, online: [http://rezence.com/technology/technical-publications]

A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek

Tudás típusú kompetenciák

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

Hálózatanalízis, elektromágneses alapjelenségek.

Képesség típusú kompetenciák

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Hálózatanalízis, elektromágneses alapjelenségek.

Általános szabályok

Követelmények: a.) A szorgalmi időszakban: részvétel a foglalkozások legalább 70%-án; személyre szabott házi feladat kidolgozása, amely lehet pl. szakirodalom feldolgozása, esettanulmány, számítás vagy mérés elvégzése. A félévközi jegyet a házi feladat osztályzata adja. b.) A vizsgaidőszakban: nincs Pótlási lehetőségek: A házi feladat a pótlási héten beadható.

Teljesítményértékelési módszerek

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya

Nincs megadva részarány.

Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása

Nincs megadva részletes értékelés.

Vizsgarészek részaránya

Nincs megadva részarány.

Érdemjegy megállapítása

Nincs megadva érdemjegy határ.

Jelenléti és részvételi követelmények

Nincs megadva jelenléti követelmény.

Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai

Nincs megadva.

Rövid leírás

Nincs megadva.

Részletes leírás

Nincs megadva.

Ajánlott tantárgyak

Nincs megadva.

A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka

Nincs megadva munkaidő bontás.

Tantárgykövetelmények hatályossága

Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:

—

Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:

—

Tantervi elhelyezés

Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.