現(xiàn)代無線充電技術(shù)大揭秘（圖文）

　　導(dǎo)讀

　　未來幾年，一種無線充電技術(shù)將在我們的生活中普及并逐漸取代各種各樣數(shù)碼產(chǎn)品的充電器，它甚至可以為你的電動汽車在街頭充電。不久前全球首個推動無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織——無線充電聯(lián)盟（Wireless Power Consortium）在北京宣布推出首個無線充電標(biāo)準(zhǔn)Qi（讀作CHEE，寓意為“生命能量”），該標(biāo)準(zhǔn)目前已引入中國，很多手機(jī)生產(chǎn)商也很看好該技術(shù)，將來可能會搭配無線充電器出售手機(jī)，這意味著擺脫纏繞煩亂的充電線指日可待。

　　21世紀(jì)的充電方式

　　中國是世界最大的無線移動通訊市場，對于便捷、易用、互通、兼容的無線充電產(chǎn)品的需求將呈幾何級別增長。無線充電行業(yè)發(fā)展的巨大潛力，也能促進(jìn)中國企業(yè)積極參與和研究這一市場，有效地提升企業(yè)的產(chǎn)品寬度和競爭能力。而中國本土的比亞迪公司，早在2005年12月申請的非接觸感應(yīng)式充電器專利就使用了電磁感應(yīng)技術(shù)；并且由于中國有強(qiáng)大的山寨市場，預(yù)計中國市場的無線充電技術(shù)發(fā)展應(yīng)會很快。

　　很多手機(jī)生產(chǎn)商也很看好該技術(shù)，將來可能會搭配無線充電器出售手機(jī)。

　　無線充電技術(shù)工作原理圖解。

　　用無線電波為數(shù)碼產(chǎn)品充電的技術(shù)公司POWERCAST也已與菲利浦公司簽署了合作協(xié)議，準(zhǔn)備推出相關(guān)產(chǎn)品。

　　無線充電原理：電磁感應(yīng)、無線電波及核磁共振

　　無線充電器的工作原理利用的是法拉第電磁感應(yīng)，當(dāng)電流通過線圈之后，便會產(chǎn)生出磁場；而產(chǎn)生的磁場又會形成電壓，有了電壓之后便會產(chǎn)生電流，有了電流便可以充電。無線充電器便是這樣擺脫電線的束縛的。目前最為常見的無線充電解決方案主要是：電磁感應(yīng)，通過初級和次級線圈感應(yīng)產(chǎn)生電流，從而將能量從傳輸段轉(zhuǎn)移到接收端，該解決方案提供商包括英國Splashpower、美國WildCharge和Fulton Innovation等公司。無線電波是另一個發(fā)展較為成熟的技術(shù)，其基本原理類似于早期使用的礦石收音機(jī)。有公司研發(fā)的微型高效接收電路，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負(fù)載作出調(diào)整的同時保持穩(wěn)定的直流電壓。只需一個安裝在墻身插頭的發(fā)送器，以及可以安裝在任何低電壓產(chǎn)品的“蚊型”接收器，就可將無線電波轉(zhuǎn)化成直流電在約1米范圍內(nèi)為不同電子裝置的電池充電。另一種尚在研究中的技術(shù)是電磁共振，還有一種是激光束傳輸，但難點(diǎn)在于激光束需要固定通道。

　　真正實(shí)現(xiàn)充電器端口統(tǒng)一化

　　為避免不必要的浪費(fèi)和產(chǎn)生更多的電子垃圾，中國正在執(zhí)行手機(jī)充電器端口統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化。但對于無線充電技術(shù)來說，這一點(diǎn)將會得到最大程度的普及：不但手機(jī)可以使用，數(shù)碼相機(jī)、iPone和iPad、筆記本也都可以一同分享這種充電設(shè)備。日本富士通甚至準(zhǔn)備推出一個更為高級的技術(shù)，將這種成功從便攜式電子產(chǎn)品擴(kuò)大到電動汽車充電中。富士通公司此舉最終目的是在街頭設(shè)置公用“充電點(diǎn)”，可以為便攜數(shù)碼設(shè)備以及電動汽車用戶實(shí)現(xiàn)更方便地24小時全天候充電服務(wù)。除此之外無線充電器更聰明可節(jié)省耗能。雖然無線充電設(shè)備的效能接收在70%左右，和有線充電設(shè)備相等，但是它具備電滿自動關(guān)閉功能，避免了不必要的能耗。而且這個效能接收率在不斷提高，很快將能達(dá)到98%。

　　無線充電技術(shù)投入量產(chǎn)指日可待

　　電磁感應(yīng)解決方案在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上并無太多神秘感，中國本土的比亞迪公司，早在2005年12月申請的非接觸感應(yīng)式充電器專利就使用了電磁感應(yīng)技術(shù)。飛利浦最新推出的電動牙刷也使用了無線充電技術(shù)。而使用無線電波為數(shù)碼產(chǎn)品充電的技術(shù)公司POWERCAST也已與菲利浦公司簽署了合作協(xié)議，準(zhǔn)備推出相關(guān)產(chǎn)品。而前文提到的麻省理工學(xué)院（MIT）物理教授Marin Soljacic帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊為其取名為WiTricity試驗(yàn)，由于使用的線圈直徑達(dá)到50cm，還無法實(shí)現(xiàn)商用化，如果要縮小線圈尺寸，接收功率自然也會下降。他們預(yù)計在未來幾年內(nèi)，最終開發(fā)出能夠安全為筆記本電腦和其它設(shè)備的無線充電產(chǎn)品。

　　要實(shí)現(xiàn)手機(jī)等產(chǎn)品的無線充電需要兩個部分：一個事發(fā)射器，一個是安裝在數(shù)碼產(chǎn)品上的接收器。

　　革命從手機(jī)開始

　　無線充電技術(shù)得到推廣后，人們只需要一個充電器就可以給所有的設(shè)備都進(jìn)行充電。而且，隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷推廣，無線充電發(fā)射器可以在我們生活、居住、工作的每個地方很便利地找到，甚至可以在汽車、飛機(jī)上、賓館里、辦公地點(diǎn)安置充電發(fā)射器，這意味著人們不用再隨身攜帶任何電線，即可隨時隨地為自己的電器進(jìn)行充電。在今年年末或明年年初，無線充電接收器會充分“瘦身”，成為手機(jī)產(chǎn)品中內(nèi)置的無線充電接收芯片，只有指甲蓋那么大。目前很多國際知名手機(jī)廠商都很支持這一技術(shù)，無線充電器也有可能會與手機(jī)一起捆綁進(jìn)行銷售。

　　無線充電聯(lián)盟主席Menno Treffers對外表示，Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn)采用的是電磁感應(yīng)技術(shù)效率更高。

　　手機(jī)將內(nèi)置充電接受器，并統(tǒng)一無線充電標(biāo)準(zhǔn)

　　要實(shí)現(xiàn)手機(jī)等產(chǎn)品的無線充電，目前必須有兩個部分：發(fā)射器，與電源連接，負(fù)責(zé)向廣闊空間發(fā)射電能；接收器，一般安裝在電子產(chǎn)品上，用以接受電能。目前無線充電技術(shù)已經(jīng)開始在手機(jī)產(chǎn)品中運(yùn)用了，以iPhone手機(jī)為例，現(xiàn)在無線充電生產(chǎn)商為使其可具備無線充電功能，則對其進(jìn)行了改裝，安裝了一種類似“蘋果皮”的“衣服”。作為無線充電接收器，目前它是以增加手機(jī)充電外殼的形式出現(xiàn)，但相關(guān)改造產(chǎn)品今年中國或?qū)⒖梢酝瞥?。目前這個外殼被稱為“Qi門”，它支持iPhone與黑莓手機(jī)，用戶不需更換手機(jī)可搶先體驗(yàn)這一功能。在今年年末或明年年初，無線充電接收器會充分“瘦身”，成為手機(jī)產(chǎn)品中內(nèi)置的無線充電接收芯片，只有指甲蓋那么大。目前，諾基亞、飛利浦、LG、三星、索尼愛立信以及RIM等眾多國際知名手機(jī)廠商都很支持這一技術(shù)，無線充電器也有可能會與手機(jī)一起捆綁進(jìn)行銷售。

　　手機(jī)無線充電關(guān)鍵在于兼容性，Qi標(biāo)準(zhǔn)可確保品牌兼容

　　無線充電技術(shù)主要利用電磁技術(shù)，在發(fā)射器將電流轉(zhuǎn)化為電磁，手機(jī)通過內(nèi)置芯片接收器將電磁轉(zhuǎn)化為電流為手機(jī)充電。無線充電技術(shù)推廣的關(guān)鍵在于確保各廠家無線充電器能夠兼容，Qi標(biāo)準(zhǔn)的制定使無線充電有了統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，確保同一充電器對多品牌和多產(chǎn)品的兼容性。無線充電聯(lián)盟主席Menno Treffers對外表示，Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn)采用的是電磁感應(yīng)技術(shù)，相比于其他技術(shù)，效率和安全性都更高。Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn)包括接口、性能以及法規(guī)三方面，這將對無線充電技術(shù)的普及是相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，所以通過Qi標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)將可通過任何通過Qi認(rèn)證的充電基站、底座或是其它可充電裝置進(jìn)行無線充電。Qi對于裝置的第一項(xiàng)先期要求就是不得高于5瓦特，這對于一些希望筆記本電腦也能同樣通過無線充電技術(shù)的廠商可能是一大限制。

　　已有廠商推出Qi標(biāo)準(zhǔn)無線充電產(chǎn)品，市場廣泛

　　全球最大的電池和便攜式照明設(shè)備商Energizer（勁量）近日表示將會很快推出支持Qi標(biāo)準(zhǔn)的無線充電器產(chǎn)品，并首先為蘋果iPhone 3GS和黑莓Blackberry Curve 8900用戶帶來無線充電的全新體驗(yàn)。同時市場調(diào)研公司iSuppli提供的數(shù)據(jù)顯示，無線充電設(shè)備市場在2013年將達(dá)到140億美元的規(guī)模。據(jù)悉，飛利浦已經(jīng)開始生產(chǎn)含有無線充電設(shè)置新型手機(jī)了。

　　無線充電技術(shù)疑問待解

　　就像現(xiàn)在人們對Wi-Fi無線信號和手機(jī)天線桿是否有干擾和輻射等副作用一樣，對于剛出現(xiàn)的這種無線充電技術(shù)人們?nèi)匀挥泻芏喟踩蓡?，比如其是否會產(chǎn)生電磁輻射？是否會有使用限制和令數(shù)碼產(chǎn)品價格增加等擔(dān)憂。對于最核心的安全問題，專業(yè)人士認(rèn)為從理論上說，這一系統(tǒng)對處在充電場的人完全無害，因?yàn)殡娏恐辉谝酝活l率共振的線圈之間傳輸；盡管無線充電器的電能轉(zhuǎn)化率并不是特別高，但隨著技術(shù)的逐漸進(jìn)步，相信總有一天它能追趕上直充電器。

　　對于無線充電技術(shù)的電磁輻射安全性，專家認(rèn)為其對人體是無害的。

　　電磁波對人體輻射尚無權(quán)威答案，安全尚需分階段逐步解決

　　無線充電系統(tǒng)具體到安全問題，主要包括兩個層面。一是如何保證電磁波只輻射到手機(jī)接收部分，不會影響到人體健康，或干擾其他設(shè)備；二是讓電磁輻射在錯誤使用情況下不至于損壞電池和充電器，比如識別無線充電器上的異物，防止鋰電池過熱導(dǎo)致的變形或爆炸的危險等。專家表示這些都要通過大量的軟硬件工作來實(shí)現(xiàn)。在市場發(fā)展上仍需分階段逐步過渡，尚有很多問題待解決。

　　無線充電覆蓋范圍小，電能轉(zhuǎn)化率比直充電低30%

　　就目前來說，無線充電器還無法達(dá)到無線網(wǎng)絡(luò)那么大范圍的覆蓋率，雖然充電板和接收器是兩個部分，但是彼此還是不能分開太遠(yuǎn)，不然充電效率會大幅下降甚至無法充電。除此之外，無線充電器充電的轉(zhuǎn)化率比起有線充電器來說，要低了不少，目前最高只能達(dá)到70%。但這已經(jīng)是很不錯的效果了。因此，雖然在現(xiàn)階段可能沒法大規(guī)模普及，但是無線充電器將成為一個新的發(fā)展方向。磁共振方法在理論上雖然不錯，不過在實(shí)際設(shè)計中還是遇到了很多麻煩。不僅寄生電容和外部磁場，甚至連接受設(shè)備都能干擾到充能電磁場，從而影響充電效率。此外，越小的設(shè)備越會受到外部因素的影響，使得這項(xiàng)技術(shù)很難應(yīng)用到移動電話中。無線充電技術(shù)眼下僅可在2米范圍內(nèi)為小電器充電。研究人員希望，把有效充電距離增大至30米。

　　無線充電技術(shù)此前多應(yīng)用在專業(yè)領(lǐng)域，需要保證產(chǎn)品密閉性的地方，如水下設(shè)備、體內(nèi)醫(yī)療裝置等。但面對龐大的消費(fèi)級設(shè)備市場，這項(xiàng)處于起步階段的技術(shù)，能否說服人們“擺脫最后一根線纜”，還是未知數(shù)。但無線充電技術(shù)依然被外媒評價為21世紀(jì)最值得期待的高科技之一，它的創(chuàng)意為人類的生活的確帶來了便捷，我們相信技術(shù)的進(jìn)步將令無線充電日益成熟并擁有更廣闊的天地。