無(wú)線充電方興未艾

劉露

無(wú)線充電技術(shù)并不是一項(xiàng)新興的技術(shù)。早在 1890 年，克羅地亞的發(fā)明家、物理學(xué)家尼古拉·特斯拉就提出一個(gè)大膽的設(shè)想：把地球作為導(dǎo)體，在地球與電離層之間建立起低頻共振，利用環(huán)繞地球的表面電磁波來(lái)遠(yuǎn)距離傳輸電力，并且將這一設(shè)想付諸于實(shí)踐。

雖然這項(xiàng)研究最終因經(jīng)費(fèi)被撤、危險(xiǎn)系數(shù)過(guò)高等原因終止，但卻為人們打開(kāi)了無(wú)線充電技術(shù)夢(mèng)想的大門。在隨后的幾十年中，研究人員沿著特斯拉的腳步，對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了很多探索，也取得了一些成就。

2007 年 6 月，美國(guó)麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)利用電磁共振器和電源隔空點(diǎn)亮了一盞 2米外的60瓦的電燈泡。2009年，日本昭和飛機(jī)工業(yè)公司在國(guó)際會(huì)展上展出了基于電磁感應(yīng)原理的非接觸式電源供應(yīng)系統(tǒng)。2010年9月，日本富士通公司利用磁共振技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備無(wú)線充電。

2011 年 7 月第一輛無(wú)線充電電動(dòng)車在韓國(guó)首爾公園試運(yùn)行。2012 年 9 月，諾基亞發(fā)布的兩款智能手機(jī)：Lumia920 和 Lumia 820可實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電，引發(fā)公眾熱議。2013 年，芬蘭赫爾辛基機(jī)場(chǎng)為乘客免費(fèi)提供無(wú)線充電器。2013年3月，蘋果公司的一項(xiàng)名為“保護(hù)外套綜合感應(yīng)充電技術(shù)”的發(fā)明專利申請(qǐng)書曝光。

隨著各項(xiàng)技術(shù)的成熟以及無(wú)線充電需求的增加，無(wú)線充電技術(shù)的發(fā)展領(lǐng)域呈擴(kuò)大化趨勢(shì)。無(wú)線充電技術(shù)最開(kāi)始針對(duì)的是低功耗便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域，并取得了很好的發(fā)展成效。如今，無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始滲透到更多領(lǐng)域。首先，在醫(yī)療器械領(lǐng)域，無(wú)線充電無(wú)疑為醫(yī)療器械的改革起了巨大的推動(dòng)作用。它改變了傳統(tǒng)的植入式醫(yī)療電子產(chǎn)品的供電方式，避免了更換電池帶來(lái)的病痛與感染。例如在心臟起搏器、心臟調(diào)節(jié)器與內(nèi)窺鏡等方面的應(yīng)用。

其次，專家們正在努力為無(wú)線充電開(kāi)拓交通運(yùn)輸領(lǐng)域。電動(dòng)汽車、動(dòng)車組、礦井車等需要電能的交通工具都是當(dāng)今無(wú)線充電技術(shù)的研究熱點(diǎn)。

家電領(lǐng)域也出現(xiàn)了無(wú)線充電技術(shù)的身影，凈水器、吸塵器、冰箱、洗衣機(jī)等都是無(wú)線充電技術(shù)的載體。與此同時(shí)，還有很多專家提出了更長(zhǎng)遠(yuǎn)的目標(biāo)領(lǐng)域：太空領(lǐng)域。利用空間太陽(yáng)能電站，把太空中接收到的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成微波，發(fā)射給地球，轉(zhuǎn)換成電能后供給人類。此外，航空航天、國(guó)防軍事、深海探測(cè)、水下能量收集等也都是無(wú)線充電技術(shù)可以延伸的領(lǐng)域。

現(xiàn)階段無(wú)線充電技術(shù)主要有3種實(shí)現(xiàn)方式：第一種是利用變化的電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)電能傳輸?shù)碾姶鸥袘?yīng)式，第二種是利用電磁耦合共振效應(yīng)的電磁共振式，第三種是將電力以微波的形式輻射到接收端的電磁波輻射式。

主流的無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)同樣有3種 ： Qi標(biāo)準(zhǔn)、A4WP（Alliance for Wireless Power）標(biāo)準(zhǔn)和PMA（Power Matters Alliance）標(biāo)準(zhǔn)。

Qi 是全球首個(gè)推動(dòng)無(wú)線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織——無(wú)線充電聯(lián)盟（Wireless Power Consortium，簡(jiǎn)稱WPC）推出的5 瓦以下小功率無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)，具備便捷性和通用性兩大特征。首先，不同品牌的產(chǎn)品只要有一個(gè) Qi 的標(biāo)識(shí)，都可以用 Qi 無(wú)線充電器充電。其次，它攻克了無(wú)線充電“通用性”的技術(shù)瓶頸。在不久的將來(lái)，手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電腦等產(chǎn)品都可以用Qi無(wú)線充電器充電。這也為無(wú)線充電的大規(guī)模應(yīng)用提供了可能。

Qi 由于采用了較小的感應(yīng)線圈，能夠很容易地在較高頻率下傳輸能量。不過(guò)其缺點(diǎn)也很明顯，那就是充電的距離比較短，最長(zhǎng)僅有幾厘米。所以，采用 Qi 的無(wú)線充電設(shè)備都需要將手機(jī)等設(shè)備放在充電基座上，通常還設(shè)有磁性固定裝置。而 Qi 另一個(gè)比較大的劣勢(shì)就是不支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)充電。

A4WP標(biāo)準(zhǔn)由美國(guó)高通公司、韓國(guó)三星公司和Powermat 公司共同創(chuàng)建。

在提高能量傳輸效率的問(wèn)題上，A4WP的解決方案與Qi完全不同 。相比于Qi，A4WP 采用了更大的輸出線圈，能同時(shí)為多臺(tái)設(shè)備充電。同時(shí)由于設(shè)定了精確的共振頻率，即使微弱的感應(yīng)磁場(chǎng)也能為設(shè)備充電，這意味著 A4WP的充電范圍將會(huì)比Qi大得多，同時(shí)也不需要準(zhǔn)確地將設(shè)備擺放在充電基座上。

A4WP 的缺點(diǎn)可能就在于給多個(gè)設(shè)備充電時(shí)其功率不能滿足要求。比如1個(gè)10瓦的 A4WP 無(wú)線充電器給3個(gè)5瓦的充電設(shè)備充電時(shí)，每臺(tái)設(shè)備的充電功率就會(huì)不足，充電時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)。所以對(duì)A4WP 來(lái)說(shuō)，真正的問(wèn)題是其充電速度和效率。

PMA標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)兩種方式進(jìn)行充電：一種是透過(guò)內(nèi)建無(wú)線充電芯片，另一種則是采用WiCC無(wú)線充電卡。WiCC卡非常輕薄，使用方法也非常簡(jiǎn)單，只需要安裝在移動(dòng)設(shè)備的電池上即可，同時(shí)WiCC卡也可以作為NFC（近場(chǎng)通訊）天線使用，它讓無(wú)線充電技術(shù)的未來(lái)充滿了光明。

隨著國(guó)際上無(wú)線充電技術(shù)的不斷發(fā)展，中國(guó)企業(yè)也不甘落后。來(lái)自于中國(guó)的全新無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)iNPOFi技術(shù)就讓行業(yè)內(nèi)外為之一振，硅展公司創(chuàng)造性地使用電場(chǎng)傳導(dǎo)技術(shù)來(lái)替代目前主流的電磁轉(zhuǎn)換模式。由于整個(gè)充電過(guò)程沒(méi)有任何電磁轉(zhuǎn)換，因此完全沒(méi)有電磁輻射。此外， iNPOFi技術(shù)的充電效率之高、發(fā)熱量之低、芯片尺寸之微小，都要領(lǐng)先于其他無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)。

不過(guò)，由于iNPOFi屬于一種近場(chǎng)無(wú)線充電技術(shù)，而且沒(méi)有使用電磁轉(zhuǎn)換原理，因此在充電時(shí)需要將手機(jī)和充電板充分接觸才可以充電，這樣在充電時(shí)就不能像線充一樣方便地操作手機(jī)。而且iNPOFi的推出比Qi等技術(shù)晚，目前市場(chǎng)占有份額相對(duì)較低，想要戰(zhàn)勝其他無(wú)線充電技術(shù)，還需要時(shí)間來(lái)驗(yàn)證。

無(wú)線充電不僅兼具方便性和安全性，而且具備電滿自動(dòng)關(guān)閉功能，并能夠自動(dòng)識(shí)別不同的設(shè)備和能量需求，比普通充電器更加省電和智能。據(jù)業(yè)內(nèi)專家分析，無(wú)線充電技術(shù)尚處于初步階段，其發(fā)展路徑盡管類似 WiFi，但目前仍需要先解決無(wú)線充電基礎(chǔ)設(shè)備部署的問(wèn)題，充電設(shè)施、充電器進(jìn)入普通商戶及家庭需要全行業(yè)的協(xié)調(diào)推進(jìn)。與此同時(shí)，無(wú)線充電技術(shù)本身也需要構(gòu)建一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)建相對(duì)規(guī)范的操作標(biāo)準(zhǔn)從而滿足用戶的充電需求，而無(wú)線充電技術(shù)最終應(yīng)用到電動(dòng)汽車等大型設(shè)備，其戰(zhàn)略部署及技術(shù)應(yīng)用則有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的路要走。

【責(zé)任編輯】趙新宇endprint