無線充電的安全、成本、效率和方便性在提升

摘要：本文介紹了無線充電的新進展，包括市場趨勢，技術進展，推廣普及的瓶頸，將達到大眾市場采納級。本文網絡版地址：http：//www.eepw.com.cn/article/274738.htm關鍵詞：無線充電；Qi；市場；效率DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2 015.5.006

引言

尼古拉·特斯拉曾說：“許多年后，人類的機器可以在宇宙中任何一點獲取能量從而驅動機器。”1891年他證實了無線能量傳輸，一百多年后的今天，無線充電正如他所預言的一樣在發生變化。

近日，無線充電的三大標準組織之一無線充電聯盟（WPC）在京舉辦新聞發布會，介紹了無線充電及Qi近年來的發展及未來動向。

1 無線充電代表1350億美元的生態系統

據WPC副主席鄧蘊美介紹，無線充電代表的是一個價值1350億美元的新的生態系統。在移動世界中，移動設備本身在使用越來越大的處理器，這對電池續航時間提出了越來越高的挑戰。但與此同時，電池技術的進步似乎沒有那么快，同時消費者也難以接受越來越大、越來越重的電池。實際上，與其使用越來越大、越來越重的電池，還不如在很多地方采用無線充電的點，這就好像汽車使用中，不是讓油箱變得越來越大，而是讓加油站無處不在。這些無線充電的點可以在我們日常生活當中很多地方，例如家里、辦公室、咖啡館、餐廳或者辦公樓宇等。

據IHS、WPC等公司預測，充電器市場預計會由2014年的15億部，增長到2015年的25億部，2015年將達到17億美元的收益。理論上，無線電源可以解決全部25億部充電器的市場需求。

2 Qi在今年將達到大眾市場采納的數量級

現在Q的合作伙伴越來越多。2010年，即五年之前，WPC在北京正式推出Ql時，合作公司都是消費電子或做電池、電源的企業，但是現在出現了很多不同類型公司，包括互聯網公司Google.家居家具公司宜家、軟件操作系統公司微軟、豐田等汽車業知名公司。

2014年，Q-i的設備數量已經達到了5000萬部，在2015年，隨著三星旗艦機型S6和S6 Edge、宜家家居以及麥當勞和萬豪連鎖酒店等對于q標準的采用，預計到2015年底，Qi的安裝量會達到1億部左右，這也意味著開始達到大眾市場采納的數量級。

展望未來，預計兩年后的2017年，主要的汽車品牌中，80%會有一個車型是支持無線充電的。預計未來十年中，整個無線充電市場規模會有40倍的增長。

目前，全球大約有4000個Qi公共充電站點，而且還在迅速地發展。WPC目前有205位成員，中國大陸（占24%）和中國臺灣（20%）的成員占將近一半。

3 無線充電的應用在擴展

就像Wi-Fi網絡一樣，消費者如果在某一個地點停留超過15分鐘，他們就會主動去尋找無線充電的點。無線充電的愿景也是如此，并在技術上可行。

因為首先，Qi標準的路線圖可以為消費者實現的是智能充電器，用一個充電器充一系列的設備，無線充電功率從1W甚至是低于1W-直到2000W之間都可以實現（圖12），囊括從功率非常低的可穿戴設備如手環、藍牙耳機，到10W以下的智能手機、功率稍高的筆記本電腦、醫療器械乃至家用電器。同樣，這個架構也可以實現快速充電。相比較現在，針對于很多不同設備和工業等級是需要不同的充電器，這應該是一種生活當中新的便利。

其次，Qi路線圖在未來將會實現雙向通信，會有相應數據包的交換，從而能識別設備的ID，這也就意味著可以實現新的服務和商業模式。可以想象一下，假設在汽車應用場景中，一旦把手機放到中控臺上充電，做了相應的設置，汽車馬上就可以識別出誰在駕駛這輛車，是你的男朋友/女朋友或者你的孩子駕駛這輛車，就會相應進行座位調整、反光鏡調整，還可以直接從你手機當中調出你經常播放的音樂列表，甚至可以去自動進行GPS設置（找到你經常去的地點）。假設是在咖啡館的場景中，如果有了雙向通信和無線充電ID之后，如果你有預先已經設定好喜歡的咖啡類型，喜歡吃的東西類型，一旦把你的手機放到充電表面上開始充電，充電板就會收到你所下單的信息，就會把相應你點的飲品、食品送到你的桌前。

再有，無線充電由于沒有連接器，可以完全密封地使用，不會引起像埃博拉病毒等的傳播。因此，無線充電可以帶來一些特殊的應用場景，應用于可穿戴和材料的創新。

4 Qi標準如何實現？

為了能夠實現不同用戶體驗以及支持不同實施的成本，實際Q標準提供了很多充電實施的選擇。你可以選擇是單個設備充電或多個設備充電，可以選擇是固定放置的位置充電（這種方式相對成本比較低）：或者自由放置任何位置、任何方向都可以實現充電（圖3），并且隔著一定的距離和厚度進行充電。

在市場行銷方面，由于感應式充電技術可以以更低的成本實現更高的效率，可以把手機和無線充電器捆綁打包銷售。隨著無線充電技術和生態系統不斷擴大，不僅僅充一部設備，而是變成多設備無線充電，共振技術的實施成本隨著整個生產規模上去，技術創新，制造能力加強也會快速下降。所以，Qi標準是在不斷發展，不斷演進的。

5 無線充電的安全性

人們非常關注無線充電的安全性。WPC大中華區市場推廣主席、廚電工作組聯合主席沙錦明介紹了無線充電的安全性。他認為，對于電磁輻射，我們實際上是包圍在電磁場中。電磁輻射對人體的影響取決于頻率、強度和照射時間。一般來講頻率大于10MHz會對人體有一定的加熱效應。一般可用SAR（比吸收率）方法測試。而對于市場上現有無線充電產品，其頻率一般在幾百kHz以下，對人體加熱的效應不會很明顯。關于這一點，世界衛生組織已有專門的技術報告論述輻射對人體的影響。

6 標準走向融合

人們通常認為，無線充電的三大標準的競爭阻礙了無線充電的推廣。今年1月，兩大無線標準組織PMA和A4WP已宣布合并。為了無線充電的發展，針對無線充電的標準未來有可能繼續走向融合或合并。另一方面，電子廠商往往推出同時支持兩或三個無線充電標準的產品。

沙錦明指出，無線充電目前還屬于市場起步階段。技術沒問題，關鍵是市場，是先有雞還是先有蛋的問題，如果有豐富的無線充電點，消費者自然愿意采用無線充電設備。為此，WPC近日在北京中關村的極客咖啡布設了Qi無線充電點，并宣稱今年要在中國安裝二三千家的無線充電點，使更多的中國客戶發現無線充電的好處。

7 無線充電的成本

三星S6的無線充電器是298元人民幣，市場上普通無線充電器也在100元人民幣以上，比市場上的有線適配器貴1倍以上。WPC副主席鄧蘊美解釋道，造成目前價格較高的原因是無線充電要考慮兼容，為此很多廠商做了大量設計和測試，因此不能以有多少元器件來衡量成本。另外，無線充電還執行嚴格安全的認證，這也要體現在成本中。

但是無線充電的成本將來還是有下降的空間，因為如果電器都用無線充電，一個無線充電器可以給多個設備充電，省去了大量充電器和電線，實際上為消費者節省了費用。

另外，無線充電對于中國來說也是巨大的機會，可為中國的技術、設計和制造帶來機會。無線充電的生態系統是1350億美元的市場，隨著量上去，隨著技術、制造的創新，價格會下來。尤其用戶體驗單一的，例如配合手機的產品成本會下來。如果需要較高的用戶體驗，例如效率提高，特性比較豐富的產品，價格會較高，因為諸如醫療設備不會為價格而犧牲準確性和質量。

8 無線充電的四要素

總之，安全、成本、效率和方便性是無線充電的四要素，需要綜合打分，將來看用戶的選擇。目前無線充電設備的效率為75%左右。如果低于70%，發熱會較明顯。在日本，無線充電設備上市之前，產品不僅通過要國際標準、運營商測試，相關主管部門還出臺多項標準，其中之一是不能對人體植入設備產生影響，例如日本上市的產品不能對起搏器由影響。

無論是解決發熱還是提高系統性能，取決于相關的解決方案的實施。中國市場對發熱和成本很關注。對于發熱，如果采用額外的隔離層效果會很好，不過會使成本相應地增加。

TI發布MaxCharge技術，可將電池充電時間減少一半以上

近日，德州儀器（TI）推出了業內首款采用專確-MaxCharge技術的全集成5A單節鋰離子（Li-ion）電池充電器電路。與現有電池充電器相比，這款器件將充電時間減少了一半以上，最高可將充電時間減少60%，這讓用戶可以實現快速充電的同時又不會受到發熱過量的困擾。bq25892開關模式充電器在最大限度地保持行業最快速充電時間所具有的優勢的同時，為用戶提供更加安全的充電體驗。為了提升用戶體驗，并延長眾多鋰離子應用中電子元器件的使用壽命，MaxCharge技術縮短了充電時間并減少了充電時產生的熱量，這些應用包括智能手機、平板電腦、無人機、移動電源以及工業和醫療設備。

通過將窄幅電壓DC/DC電源路徑管理與TI此次推出的MaxCharge技術組合在一起，在電流達到3.5A時，溫度最少僅上升180C.可輕松實現快速、低發熱量充電，并在充電電流高達5A的時支持高達14V的輸入電壓。