无线充电启航：摆脱线缆束缚成公众需求

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2010年09月11日 13:47　来源：财经国家周刊

　　无线充电启航

　　电子产品的全方位应用，让摆脱线缆的束缚成为公众的需求，无线充电技术顺势成长

　　文/《财经国家周刊》记者 闫冰

　　无线充电联盟(WPC)主席曼诺•特里夫斯与一众嘉宾按动手中的激光笔，当激光束打在绿色按钮上，一个大大的“Qi”字标志被点亮。


　　在8月31日于北京举办的无线充电技术国际标准“Qi”首发仪式上，这个模仿无线充电过程的动作，让人联想到美国麻省理工学院的著名实验：2007年6月，马林•索尔贾希克领导的麻省理工学院研究团队给一个直径60厘米的线圈通电，点亮了2米之外连接在另一个线圈上的60瓦灯泡。

　　该实验在美国《科学》杂志上发表后，引起巨大反响，使得电磁感应发电这项诞生于100多年前的技术，再度进入大众视线，点燃了市场对无线充电技术的热情。

　　Powercast、WildCharge和Powerbeam等多家专门从事无线充电产品开发的公司相继浮出水面，马林•索尔贾希克也成立了一家名为WiTricity的公司，继续推进无线充电技术的改进和商业化。

　　2008年12月17日，WPC应时而生。不过，与麻省理工学院的实验方向不同，WPC认为远距离无线充电没有效率，倡导近距离电磁感应技术。

　　作为飞利浦公司标准化部门主管，WPC主席曼诺•特里夫斯希望将已经在飞利浦电动牙刷上实现商用的无线充电技术，应用在更为普遍的设备和领域中。

　　技术比拼

　　“充电牙刷主要是应用电磁感应技术，而麻省理工大学的实验来自电磁谐振原理。”中国科学院电工研究所前沿探索部顾问童建忠告诉《财经国家周刊》记者，“一直应用于传递信息的无线电波，也是无线能量传输的一种方式。利用天线实现发射和接收无线电波方式可实现80%以上的传输效率。此外，还可以靠激光束传输，但应用难点在于激光束需要有固定通道。”

　　不过，在目前无线充电主要的几种方式中，最为常见的还是电磁感应技术。“类似于传统的变压器，通过初级和次级线圈的互感作用产生电流。”童建忠介绍说，当两个线圈距离很近时，其中一个产生的磁场分布，将在空气中与另一个线圈勾连起来，感应出电动势，实现功率的传递。

　　而当线圈间距逐渐增大时，磁场能量会随距离的增加而衰减，传输随之受到影响，直到不再发生感应。而利用电磁谐振原理，可在稍远的距离上实现磁耦合，使得两个振动频率相同的物体之间高效地传输能量。

　　在实际的实验中，马林•索尔贾希克小组还使用了谐振天线。当发射端通电时，并不会直接向外发射电磁波，而是在周围形成一个非辐射的磁场，用来与接收端联络并激发谐振。一旦发射端与接收端频率相同，就会形成一个谐振系统，能量可以在系统内部传输，而不会对外面的物体产生影响。这同时解决了传输能量时的损耗问题。

　　2007年的公开演示中，利用电磁谐振原理实现的无线充电效率只能达到40%。

　　2008年8月，在英特尔开发者论坛(IDF)上，约书亚•史密斯领导的研究小组向麻省挑战，将基于电磁谐振技术的无线充电传输效率提升到75%。而马林•索尔贾希克也随即宣称已将传输效率提高到了90%，下一步研发目标将转向缩小线圈体积，同时增加传输距离。

　　随着无线充电成为技术比拼的擂台，各种无线充电产品也成为各种消费电子展上的常客。从戴尔Latitude Z笔记本的无线感应充电基座，到微软uPad无线充电板装置；从Palm Pre手机无线充电底座，到海尔“无尾”概念电视。各大消费电子厂商都在尝试引入无线充电功能。

　　而无论电磁感应还是谐振技术，得以实现的基石，都来自于迈克尔•法拉第在1831年发现的电磁感应理论，以及1890年尼古拉•特斯拉确立的无线输电构想。

　　“尽管各种技术的历史悠久，但我们现在才开真正了解无线充电解决方案的市场潜力。”市场研究公司In-Stat公司首席技术战略专家吉姆•麦格雷戈表示。

　　根据In-Stat发布的报告，到2014年，用于移动设备无线充电的市场收入将高达43亿美元。

　　应用难题

　　与之相比，国内无线充电研究和应用尚处于起步阶段，但从事手机无线充电产品的大小公司已不在少数。在国家知识产权局的专利检索页面，输入“无线 充电”字样，各种专利认证达63个之多，其中大多与手机无线充电技术相关。

　　在很多公司的宣传页面上，甚至可以看到各色山寨版的“线圈灯泡”实验，以证实其无线充电技术所言非虚。

　　“不是说两个线圈一弄，灯泡亮了，就是无线充电。”深圳市启欣科技有限公司无线充电项目技术负责人薛金海对《财经国家周刊》记者说，“基本原理大家都知道，但能否真正安全和高效地应用到手机上，还有很多难题需要解决。”

　　具体到安全问题，主要包括两个层面。一是如何保证电磁波只辐射到手机接收部分，不会影响到人体健康，或干扰其他设备；二是让电磁辐射在错误使用情况下不至于损坏电池和充电器，比如识别无线充电器上的异物，防止锂电池过热导致的变形或爆炸的危险等。

　　“这些都要通过大量的软硬件工作来实现。”薛金海表示，“在传输效率方面，号称能达到90%以上的不大可信。有线充电的效率大概也就是87%左右，对于无线充电来说，外壳的厚度也会影响到充电效率。在5mm厚度情况下，传输效率最高能达到70%。”

　　7月23日，WPC历时18个月，推出首个无线充电标准Qi，用于手机和数码相机等不超过5瓦的低功率设备。针对市场上主要采取的电磁感应技术，Qi标准在“界面规范、测试程序、最低性能要求”三个方面进行了规定。

　　不过WPC也承认，在市场发展上仍需分阶段逐步过渡，尚有很多问题待解决。

　　不确定的未来

　　“我觉得中国无线充电市场还没有形成，实际的接受程度怎么样还值得探讨。”薛金海说。

　　无线充电技术此前多应用在专业领域，需要保证产品密闭性的地方，如水下设备、体内医疗装置等。但面对庞大的消费级设备市场，这项处于起步阶段的技术，能否说服人们“摆脱最后一根线缆”，还是未知数。

　　据悉，WPC将在10月启动中等功率(不超过120瓦)技术规范的制定工作，以求将Qi继续拓展到笔记本电脑、上网本、电动工具、家用电器等更多领域。

　　但薛金海认为，在具体实现过程中，仍然面临很多新的技术课题。

　　实际上，在同样的近距离电磁感应技术下，充电方式仍然分很多种。比如手机是摆在固定位置，还是随意放置，在保持兼容性方面，仍然有很多技术细节上的工作要做。另外，目前Qi主要为一些约束性建议，强化互通互用，但没有对充电效率下限做出明确规定。

　　“效率低于40%没有意义。”薛金海说，“而如何将目前已有成熟产品，或者Palm这样的本身已成既定标准的技术加入进来，或许是WPC面临的更大问题。”


家用的无线充电方式太危险了吧，还是变形金刚里的“能量块”方式比较好。