無線充電技術發展及管理現狀

杜 昊，宋金穎

（國家無線電監測中心檢測中心，北京 100041）

0 引言

無線充電技術（wireless power transfer，WPT）自19世紀就開始發展。由于電能傳輸效率較低，一直不能滿足實際應用需求，2007年，美國麻省理工學院在非波束無線充電技術方面取得了突破性進展，使得無線充電技術得以應用發展[1]。如今，WPT技術已經發生了很大變化，有射頻波束、磁場感應、共振傳輸等多種技術。WPT的應用也已經擴展到移動和便攜式設備，家用電器和辦公設備，以及電動汽車等。

1 無線充電技術發展現狀

按照能量傳輸方式，無線充電技術可分為兩大類：波束無線充電技術和非波束無線充電技術。通常而言，波束無線充電屬于遠場輻射式，電能傳輸的空間靈活性較高，傳輸距離較遠，但是由于各種波束自身特性的原因，存在各種不同的問題。目前的技術發展還不夠成熟，尚處于研究階段，主要有微波輻射、激光輻射、超聲波等方式。非波束無線充電屬于近場耦合式，包括電磁感應、電容耦合、磁耦合諧振等無線充電技術。在電能傳輸的空間自由度上不如波束無線充電方式，電能傳輸效率也隨著距離的增加衰減地較快，但是相關研究積累較多，比較成熟，在實際應用中較為廣泛，目前已有正式的商用產品投入市場[2]。

2 無線充電技術應用情況

2.1 整體情況

從全球無線充電技術市場調研情況來看，隨著應用無線充電技術的設備數量不斷增加，消費者對WPT設備的需求也每年都在增長。根據國際咨詢公司IHS的市場預測，2020年WPT設備的數量將超過10億臺。

近年來我國無線充電技術的專利申請數量逐年遞增，尤其是2016年以后，無線充電技術的專利申請數量急速上升。結合我國無線充電技術發明專利申請人情況可以看出，三星、高通、LG、蘋果、中興、維沃、聯想、華為等國內外各大電子通信廠商都在全力積極部署無線充電技術板塊[3]。目前，無線充電產業供應鏈相關的部分企業如表1所示。

表1 無線充電產業供應鏈相關的部分企業

目前，國內比較大的知名品牌多選用國外廠商的無線充電芯片，國內廠商生產制造的芯片多用于各種中低端產品中。但隨著我國無線充電技術產業的不斷發展，國內廠商的各種無線充電產品也正在逐步滲透市場。

2.2 設備種類

由于波束無線充電技術尚處于技術研究階段，當前市場上在售的各種無線充電產品，基本上采用的都是非波束無線充電技術，分為移動便攜式非波束無線設備、家庭辦公電器類非波束無線充電設備、以及電動汽車非波束無線充電設備。其中，移動便攜式非波束無線充電設備是應用得最為廣泛的設備。目前市場上已經有大量的智能手表、智能手機等移動便攜式非波束無線充電設備，其充電功率一般不超過30 W，多在10-20 W左右。家庭辦公電器以及電動汽車的充電功率要求更大，在產品設計時的難度也更高，因此，這兩類產品在我國，以及日、韓等國基本還處于產品研發階段，沒有正式商用。我國市場上目前也只能找到投影儀、音箱等充電功率在30 W以下的產品。

3 無線充電設備管理情況

目前，國際上針對WPT設備的管理方式及限值規定主要有以下四種：

一是按照短距離設備（SRD）管理，例如歐盟。歐盟WPT設備目前采用的測試標準為EN 300 330，WPT設備被當作短距離設備來管理。但是在新的無線電設備指令（RED）中，WPT設備被當作一種新的設備類型來管理，測試標準為EN 303 417，但目前該標準尚未正式發布實施，因此，WPT設備依然按照SRD設備來進行認證。

二是將WPT設備作為新的無線電設備種類單獨管理，例如日本。2016年3月，日本發布針對使用400 kHz、6.78 MHz、2.4 GHz的無線充電移動設備的“類型規范”開始生效。新規則提供了允許未經許可的設備安裝規格，符合“類型規范”的系統可以隨處使用。在日本的無線電規則中，對于傳輸功率不超過50 W的任何無線電發射裝置，不要求管理者賦予操作許可。

三是按照工業、科學、醫療設備（ISM）管理， 例如韓國。在韓國，WPT設備均被視為ISM設備，并且規定了相應頻段的輻射限值。

四是針對不同的功能來按照不同類型的設備管理，例如美國。美國聯邦通信委員會（FCC）有關文件已經作出明確要求，凡是工作在9 kHz以上的WPT設備，屬于故意發射設備，根據WPT設備是否具有無線通信功能，決定是否同時或單獨遵循FCC PART 15和PART 18 相關條款的限值。

中國目前尚未出臺明確針對WPT設備的管理辦法，暫時按照其工作頻率所對應的設備的管理辦法進行管理。目前，我國市場在售的WPT設備工作頻率在100 kHz-190 kHz范圍內的，按照我國微功率（短距離）A類設備進行管理；工作頻率在6.78 MHz頻段范圍內的按照我國微功率（短距離）C類設備進行管理；工作頻率在315 kHz-1 MHz頻段范圍內的按照我國微功率（短距離）D類設備進行管理。

表2 主要國家和地區適用于移動和便攜非波束WPT設備限值

從表2列出的各國限值可以看出，在10 0 -190 kHz的頻段范圍內，我國規定的輻射發射限值要高于其他國家。

此外，目前還存在某些國外廠家采用900 MHz、2.4 GHz或5.8 GHz用于射頻無線充電技術，其限值管理可參考美國（FCC PART 18）或歐盟（EN 300 417、CISPR 11）相關規定[4]。

4 結束語

當前，無線充電技術還處在不斷發展的階段， 但是市場上各類電子產品的應用需求，以及消費者的體驗期待正不斷提升。國內外對無線充電技術的各項研究也在不斷進行中，為將來無線充電產品的大規模應用打好基礎。國內在無線充電技術管理方面，還需進一步出臺更加明確的規定和說明。