擺脫充電線的束縛 無(wú)線充電技術(shù)是怎樣實(shí)現(xiàn)的？
便攜電子設(shè)備正在從有線向著無(wú)線化發(fā)展，隨著藍(lán)牙技術(shù)的普及聽(tīng)歌可以不被線材這條物理介質(zhì)束縛。而除了音頻無(wú)線化，幾大廠商似乎在計(jì)劃著革充電線命。近年來(lái)除了蘋果三星兩大行業(yè)巨頭為自己的旗艦標(biāo)配了無(wú)線充電功能，更多國(guó)產(chǎn)廠商也早已或是正在計(jì)劃著加入這個(gè)行列。無(wú)線充電技術(shù)的普及勢(shì)必會(huì)成為趨勢(shì)。
▼ 無(wú)線充電技術(shù)
無(wú)線充電源技術(shù)（Wireless charging technology；Wireless charge technology ）源于無(wú)線電力傳輸技術(shù)。將無(wú)線充電設(shè)備的能量傳導(dǎo)到用電設(shè)備，用電設(shè)備再將收到的能量轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在電池中。充電器和用電裝置中間以磁場(chǎng)傳輸能量，不需要導(dǎo)電接口外露也無(wú)需電線連接，除了手機(jī)、汽車之外，同時(shí)也更適合常接觸液體或潮濕環(huán)境工作下的用電設(shè)備，例如電動(dòng)牙刷。
▼ 實(shí)現(xiàn)原理和不足
現(xiàn)如今常見(jiàn)的無(wú)線充電技術(shù)可分為三種：電磁感應(yīng)、電磁共振、無(wú)線電波。
– 電磁感應(yīng)技術(shù)
1831年法拉第發(fā)現(xiàn)將電線纏繞成線圈，在線圈周圍晃動(dòng)一個(gè)磁鐵或其他磁場(chǎng)，接在線圈上的電流表就會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。這種線圈因磁場(chǎng)做切割磁感線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生電流的現(xiàn)象被稱作「電磁感應(yīng)現(xiàn)象」。
我們?cè)谑謾C(jī)領(lǐng)域常見(jiàn)到的無(wú)線充電技術(shù)大多都是采用電磁感應(yīng)技術(shù)。分別在無(wú)線充電板和手機(jī)背面各放置一個(gè)線圈，無(wú)線充電器上的是初級(jí)線圈，當(dāng)初級(jí)線圈接通交流電時(shí)會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，這時(shí)手機(jī)背面的次級(jí)線圈感應(yīng)到交變磁場(chǎng)而產(chǎn)生電流。目前充電轉(zhuǎn)換率可達(dá)80%左右。
不足：因充電轉(zhuǎn)換率的限制，傳輸功率并達(dá)不到標(biāo)稱的數(shù)值，所以導(dǎo)致速度相對(duì)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(guò)一厘米左右，對(duì)位置要求比較嚴(yán)格。
– 磁共振技術(shù)
有能量發(fā)著裝置和能量接受裝置組成，兩個(gè)裝置頻率相同時(shí)，彼此就能進(jìn)行能量傳輸。傳輸距離相對(duì)電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)的無(wú)線充電要遠(yuǎn)了不少，可以達(dá)到幾米的傳輸距離，并且只要頻率相同就能支持多個(gè)設(shè)備同時(shí)使用。轉(zhuǎn)換率約為40%-60%。
不足：想要縮小線圈尺寸就會(huì)使功率降低，同時(shí)在傳輸效率方面不太盡如人意因此還無(wú)法實(shí)現(xiàn)商用。還有就是電磁輻射的問(wèn)題，對(duì)小功率設(shè)備來(lái)說(shuō)不必?fù)?dān)心，但如果實(shí)現(xiàn)為電動(dòng)汽車無(wú)線充電，大功率電磁波會(huì)危害身體健康并對(duì)電器產(chǎn)生干擾。
– 無(wú)線電波
由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，可以捕捉到從墻壁彈回的無(wú)線電波能量。只需要在電源處安裝一個(gè)電磁波發(fā)生器，然后再在用電設(shè)備上安裝一個(gè)接收裝置，發(fā)射的能量就會(huì)被傳遞到接收裝置中轉(zhuǎn)換成電流。
不足：這是非常理想的傳輸方式，但在傳輸過(guò)程中會(huì)有非常大的能量損耗，最終實(shí)現(xiàn)的充電功率非常小，目前只能為極小功率用電設(shè)備供電。
▼ 無(wú)線充電協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)
三種常見(jiàn)的無(wú)線充電協(xié)議
– Qi標(biāo)準(zhǔn)
Qi是全球首個(gè)無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)化組織——無(wú)線充電聯(lián)盟 所推出的無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)。不同品牌的設(shè)備只要都支持Qi標(biāo)準(zhǔn)就都可以使用Qi標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電器。同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一為更多設(shè)備支持無(wú)線充電技術(shù)提供了個(gè)良好環(huán)境。Qi標(biāo)準(zhǔn)正是使用了剛剛介紹到的電磁感應(yīng)無(wú)線充電技術(shù)。
– Power Matters Alliance標(biāo)準(zhǔn)
Power Matters Alliance標(biāo)準(zhǔn)是由Duracell Powermat公司發(fā)起的，而該公司則是由寶潔與無(wú)線充電技術(shù)公司Powermat合資經(jīng)營(yíng)，擁有比較出色的綜合實(shí)力。除此以外，Powermat還是Alliance for Wireless Power(A4WP)標(biāo)準(zhǔn)的支持成員之一。
已經(jīng)有AT&T、Google和星巴克三家公司加盟了PMA聯(lián)盟(Power Matters Alliance縮寫)。PMA聯(lián)盟致力于為符合IEEE協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)和電子設(shè)備，打造無(wú)線供電標(biāo)準(zhǔn)，在無(wú)線充電領(lǐng)域中具有領(lǐng)導(dǎo)地位。
– A4WP標(biāo)準(zhǔn)
A4WP是Alliance for Wireless Power標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)稱，由美國(guó)高通公司、韓國(guó)三星公司以及前面提到的Powermat公司共同創(chuàng)建的無(wú)線充電聯(lián)盟創(chuàng)建。該聯(lián)盟還包括Ever Win Industries、Gill Industries、Peiker Acustic和SK Telecom等成員，目標(biāo)是為包括便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車等在內(nèi)的電子產(chǎn)品無(wú)線充電設(shè)備設(shè)立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)對(duì)話機(jī)制。
▼ 發(fā)展現(xiàn)狀
手機(jī)行業(yè)的無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)大面積商用，以玻璃和陶瓷為介質(zhì)的旗艦機(jī)大多都已經(jīng)標(biāo)配了這項(xiàng)技術(shù)。比如：三星的S和Note系列和小米Mix3支持最高10W的無(wú)線充電功率；蘋果自iPhone 8之后的機(jī)型也都支持了最高7.5W無(wú)線充電技術(shù)；華為Mate20系列支持最高15W的無(wú)線充電功率，等。
以及在潮濕環(huán)境工作的電動(dòng)牙刷，選擇無(wú)線的方式充電會(huì)大大提高安全性。
無(wú)線充電技術(shù)目前大多服務(wù)于移動(dòng)設(shè)備，隨著新能源汽車的普及也已進(jìn)入了汽車領(lǐng)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(jīng)開(kāi)始研究電動(dòng)汽車無(wú)線充電技術(shù)。寶馬與奔馳合作研發(fā)的無(wú)線充電技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了測(cè)試，并應(yīng)用到了寶馬i8車系上。
據(jù)了解北京已經(jīng)在研究推廣無(wú)線充電微循環(huán)公交車，并將于今年下半年在亦莊或是京郊區(qū)縣已經(jīng)有電動(dòng)出租車的示范區(qū)域，開(kāi)始進(jìn)行無(wú)線充電的示范運(yùn)行。無(wú)線供電入選廈門市第八批“雙百計(jì)劃”，這也是無(wú)線充電高新技術(shù)項(xiàng)目首次進(jìn)入福建和廈門，標(biāo)志著無(wú)線供電產(chǎn)業(yè)已成為廈門高新產(chǎn)業(yè)群的重要組成部分。
▼ 總結(jié)、發(fā)展趨勢(shì)
目前來(lái)看手機(jī)的無(wú)線充電因不能邊充電邊移動(dòng)略顯雞肋，但在像辦公室、咖啡廳、書店這種特定場(chǎng)景下的實(shí)際體驗(yàn)還是不錯(cuò)的，不用擔(dān)心接口不統(tǒng)一隨時(shí)離開(kāi)拿起就走。
在設(shè)備無(wú)線化的道路上發(fā)展，廠商們隨著藍(lán)牙技術(shù)的普及已經(jīng)基本干掉了耳機(jī)線，干掉充電線也是遲早的事。在無(wú)線充電技術(shù)壁壘被打破之時(shí)，我們便可進(jìn)入全面無(wú)線化時(shí)代，移動(dòng)設(shè)備隨時(shí)有無(wú)線供電做支撐，大幅度省出機(jī)身電池空間，能幫助設(shè)備做輕薄。沒(méi)有了充電接口能幫助設(shè)備更簡(jiǎn)單做到防水防塵，同時(shí)在2019年即將面世的折疊屏設(shè)備也會(huì)因擺脫了電池的束縛獲得有更大的發(fā)揮空間。
本文編輯：路天銘
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