擺脫充電線的束縛 無線充電技術是怎樣實現的？

    便攜電子設備正在從有線向著無線化發展，隨著藍牙技術的普及聽歌可以不被線材這條物理介質束縛。而除了音頻無線化，幾大廠商似乎在計劃著革充電線命。近年來除了蘋果三星兩大行業巨頭為自己的旗艦標配了無線充電功能，更多國產廠商也早已或是正在計劃著加入這個行列。無線充電技術的普及勢必會成為趨勢。

▼ 無線充電技術

    無線充電源技術（Wireless charging technology；Wireless charge technology ）源于無線電力傳輸技術。將無線充電設備的能量傳導到用電設備，用電設備再將收到的能量轉化為電能存儲在電池中。充電器和用電裝置中間以磁場傳輸能量，不需要導電接口外露也無需電線連接，除了手機、汽車之外，同時也更適合常接觸液體或潮濕環境工作下的用電設備，例如電動牙刷。

▼ 實現原理和不足

    現如今常見的無線充電技術可分為三種：電磁感應、電磁共振、無線電波。

 – 電磁感應技術

    1831年法拉第發現將電線纏繞成線圈，在線圈周圍晃動一個磁鐵或其他磁場，接在線圈上的電流表就會出現波動。這種線圈因磁場做切割磁感線運動而產生電流的現象被稱作「電磁感應現象」。

    我們在手機領域常見到的無線充電技術大多都是采用電磁感應技術。分別在無線充電板和手機背面各放置一個線圈，無線充電器上的是初級線圈，當初級線圈接通交流電時會產生磁場，這時手機背面的次級線圈感應到交變磁場而產生電流。目前充電轉換率可達80%左右。

    不足：因充電轉換率的限制，傳輸功率并達不到標稱的數值，所以導致速度相對有線充電要慢很多。其次是傳輸距離較短，需要離充電板很近，最多不超過一厘米左右，對位置要求比較嚴格。

 – 磁共振技術

    有能量發著裝置和能量接受裝置組成，兩個裝置頻率相同時，彼此就能進行能量傳輸。傳輸距離相對電磁感應原理實現的無線充電要遠了不少，可以達到幾米的傳輸距離，并且只要頻率相同就能支持多個設備同時使用。轉換率約為40%-60%。

    不足：想要縮小線圈尺寸就會使功率降低，同時在傳輸效率方面不太盡如人意因此還無法實現商用。還有就是電磁輻射的問題，對小功率設備來說不必擔心，但如果實現為電動汽車無線充電，大功率電磁波會危害身體健康并對電器產生干擾。

 – 無線電波

    由微波發射裝置和微波接收裝置組成，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量。只需要在電源處安裝一個電磁波發生器，然后再在用電設備上安裝一個接收裝置，發射的能量就會被傳遞到接收裝置中轉換成電流。

    不足：這是非常理想的傳輸方式，但在傳輸過程中會有非常大的能量損耗，最終實現的充電功率非常小，目前只能為極小功率用電設備供電。

▼ 無線充電協議標準

    三種常見的無線充電協議

 – Qi標準

    Qi是全球首個無線充電標準化組織——無線充電聯盟 所推出的無線充電標準。不同品牌的設備只要都支持Qi標準就都可以使用Qi標準的無線充電器。同時標準的統一為更多設備支持無線充電技術提供了個良好環境。Qi標準正是使用了剛剛介紹到的電磁感應無線充電技術。

 – Power Matters Alliance標準

    Power Matters Alliance標準是由Duracell Powermat公司發起的，而該公司則是由寶潔與無線充電技術公司Powermat合資經營，擁有比較出色的綜合實力。除此以外，Powermat還是Alliance for Wireless Power(A4WP)標準的支持成員之一。

    已經有AT&T、Google和星巴克三家公司加盟了PMA聯盟(Power Matters Alliance縮寫)。PMA聯盟致力于為符合IEEE協會標準的手機和電子設備，打造無線供電標準，在無線充電領域中具有領導地位。

 – A4WP標準

    A4WP是Alliance for Wireless Power標準的簡稱，由美國高通公司、韓國三星公司以及前面提到的Powermat公司共同創建的無線充電聯盟創建。該聯盟還包括Ever Win Industries、Gill Industries、Peiker Acustic和SK Telecom等成員，目標是為包括便攜式電子產品和電動汽車等在內的電子產品無線充電設備設立技術標準和行業對話機制。

▼ 發展現狀

    手機行業的無線充電技術已經大面積商用，以玻璃和陶瓷為介質的旗艦機大多都已經標配了這項技術。比如：三星的S和Note系列和小米Mix3支持最高10W的無線充電功率；蘋果自iPhone 8之后的機型也都支持了最高7.5W無線充電技術；華為Mate20系列支持最高15W的無線充電功率，等。

    以及在潮濕環境工作的電動牙刷，選擇無線的方式充電會大大提高安全性。

    無線充電技術目前大多服務于移動設備，隨著新能源汽車的普及也已進入了汽車領域。如奧迪、寶馬、奔馳、沃爾沃、豐田等，通信公司如高通等都已經開始研究電動汽車無線充電技術。寶馬與奔馳合作研發的無線充電技術已經經過了測試，并應用到了寶馬i8車系上。

    據了解北京已經在研究推廣無線充電微循環公交車，并將于今年下半年在亦莊或是京郊區縣已經有電動出租車的示范區域，開始進行無線充電的示范運行。無線供電入選廈門市第八批“雙百計劃”，這也是無線充電高新技術項目首次進入福建和廈門，標志著無線供電產業已成為廈門高新產業群的重要組成部分。

▼ 總結、發展趨勢

    目前來看手機的無線充電因不能邊充電邊移動略顯雞肋，但在像辦公室、咖啡廳、書店這種特定場景下的實際體驗還是不錯的，不用擔心接口不統一隨時離開拿起就走。

    在設備無線化的道路上發展，廠商們隨著藍牙技術的普及已經基本干掉了耳機線，干掉充電線也是遲早的事。在無線充電技術壁壘被打破之時，我們便可進入全面無線化時代，移動設備隨時有無線供電做支撐，大幅度省出機身電池空間，能幫助設備做輕薄。沒有了充電接口能幫助設備更簡單做到防水防塵，同時在2019年即將面世的折疊屏設備也會因擺脫了電池的束縛獲得有更大的發揮空間。

本文編輯：路天銘

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