無線充電方興未艾

劉露

無線充電技術并不是一項新興的技術。早在 1890 年，克羅地亞的發明家、物理學家尼古拉·特斯拉就提出一個大膽的設想：把地球作為導體，在地球與電離層之間建立起低頻共振，利用環繞地球的表面電磁波來遠距離傳輸電力，并且將這一設想付諸于實踐。

雖然這項研究最終因經費被撤、危險系數過高等原因終止，但卻為人們打開了無線充電技術夢想的大門。在隨后的幾十年中，研究人員沿著特斯拉的腳步，對該技術進行了很多探索，也取得了一些成就。

2007 年 6 月，美國麻省理工學院研究團隊利用電磁共振器和電源隔空點亮了一盞 2米外的60瓦的電燈泡。2009年，日本昭和飛機工業公司在國際會展上展出了基于電磁感應原理的非接觸式電源供應系統。2010年9月，日本富士通公司利用磁共振技術實現設備無線充電。

2011 年 7 月第一輛無線充電電動車在韓國首爾公園試運行。2012 年 9 月，諾基亞發布的兩款智能手機：Lumia920 和 Lumia 820可實現無線充電，引發公眾熱議。2013 年，芬蘭赫爾辛基機場為乘客免費提供無線充電器。2013年3月，蘋果公司的一項名為“保護外套綜合感應充電技術”的發明專利申請書曝光。

隨著各項技術的成熟以及無線充電需求的增加，無線充電技術的發展領域呈擴大化趨勢。無線充電技術最開始針對的是低功耗便攜式電子產品領域，并取得了很好的發展成效。如今，無線充電技術已經開始滲透到更多領域。首先，在醫療器械領域，無線充電無疑為醫療器械的改革起了巨大的推動作用。它改變了傳統的植入式醫療電子產品的供電方式，避免了更換電池帶來的病痛與感染。例如在心臟起搏器、心臟調節器與內窺鏡等方面的應用。

其次，專家們正在努力為無線充電開拓交通運輸領域。電動汽車、動車組、礦井車等需要電能的交通工具都是當今無線充電技術的研究熱點。

家電領域也出現了無線充電技術的身影，凈水器、吸塵器、冰箱、洗衣機等都是無線充電技術的載體。與此同時，還有很多專家提出了更長遠的目標領域：太空領域。利用空間太陽能電站，把太空中接收到的太陽能轉換成微波，發射給地球，轉換成電能后供給人類。此外，航空航天、國防軍事、深海探測、水下能量收集等也都是無線充電技術可以延伸的領域。

現階段無線充電技術主要有3種實現方式：第一種是利用變化的電流通過線圈產生磁場實現電能傳輸的電磁感應式，第二種是利用電磁耦合共振效應的電磁共振式，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。

主流的無線充電標準同樣有3種 ： Qi標準、A4WP（Alliance for Wireless Power）標準和PMA（Power Matters Alliance）標準。

Qi 是全球首個推動無線充電技術的標準化組織——無線充電聯盟（Wireless Power Consortium，簡稱WPC）推出的5 瓦以下小功率無線充電標準，具備便捷性和通用性兩大特征。首先，不同品牌的產品只要有一個 Qi 的標識，都可以用 Qi 無線充電器充電。其次，它攻克了無線充電“通用性”的技術瓶頸。在不久的將來，手機、數碼相機、電腦等產品都可以用Qi無線充電器充電。這也為無線充電的大規模應用提供了可能。

Qi 由于采用了較小的感應線圈，能夠很容易地在較高頻率下傳輸能量。不過其缺點也很明顯，那就是充電的距離比較短，最長僅有幾厘米。所以，采用 Qi 的無線充電設備都需要將手機等設備放在充電基座上，通常還設有磁性固定裝置。而 Qi 另一個比較大的劣勢就是不支持多個設備同時充電。

A4WP標準由美國高通公司、韓國三星公司和Powermat 公司共同創建。

在提高能量傳輸效率的問題上，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，能同時為多臺設備充電。同時由于設定了精確的共振頻率，即使微弱的感應磁場也能為設備充電，這意味著 A4WP的充電范圍將會比Qi大得多，同時也不需要準確地將設備擺放在充電基座上。

A4WP 的缺點可能就在于給多個設備充電時其功率不能滿足要求。比如1個10瓦的 A4WP 無線充電器給3個5瓦的充電設備充電時，每臺設備的充電功率就會不足，充電時間也會變長。所以對A4WP 來說，真正的問題是其充電速度和效率。

PMA標準通過兩種方式進行充電：一種是透過內建無線充電芯片，另一種則是采用WiCC無線充電卡。WiCC卡非常輕薄，使用方法也非常簡單，只需要安裝在移動設備的電池上即可，同時WiCC卡也可以作為NFC（近場通訊）天線使用，它讓無線充電技術的未來充滿了光明。

隨著國際上無線充電技術的不斷發展，中國企業也不甘落后。來自于中國的全新無線充電標準iNPOFi技術就讓行業內外為之一振，硅展公司創造性地使用電場傳導技術來替代目前主流的電磁轉換模式。由于整個充電過程沒有任何電磁轉換，因此完全沒有電磁輻射。此外， iNPOFi技術的充電效率之高、發熱量之低、芯片尺寸之微小，都要領先于其他無線充電標準。

不過，由于iNPOFi屬于一種近場無線充電技術，而且沒有使用電磁轉換原理，因此在充電時需要將手機和充電板充分接觸才可以充電，這樣在充電時就不能像線充一樣方便地操作手機。而且iNPOFi的推出比Qi等技術晚，目前市場占有份額相對較低，想要戰勝其他無線充電技術，還需要時間來驗證。

無線充電不僅兼具方便性和安全性，而且具備電滿自動關閉功能，并能夠自動識別不同的設備和能量需求，比普通充電器更加省電和智能。據業內專家分析，無線充電技術尚處于初步階段，其發展路徑盡管類似 WiFi，但目前仍需要先解決無線充電基礎設備部署的問題，充電設施、充電器進入普通商戶及家庭需要全行業的協調推進。與此同時，無線充電技術本身也需要構建一個生態系統，構建相對規范的操作標準從而滿足用戶的充電需求，而無線充電技術最終應用到電動汽車等大型設備，其戰略部署及技術應用則有更長遠的路要走。

【責任編輯】趙新宇endprint