现代无线充电技术大揭秘（图文） - 全文

　　导读

　　未来几年，一种无线充电技术将在我们的生活中普及并逐渐取代各种各样数码产品的充电器，它甚至可以为你的电动汽车在街头充电。不久前全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟（Wireless Power Consortium）在北京宣布推出首个无线充电标准Qi（读作CHEE，寓意为“生命能量”），该标准目前已引入中国，很多手机生产商也很看好该技术，将来可能会搭配无线充电器出售手机，这意味着摆脱缠绕烦乱的充电线指日可待。

　　21世纪的充电方式

　　中国是世界最大的无线移动通讯市场，对于便捷、易用、互通、兼容的无线充电产品的需求将呈几何级别增长。无线充电行业发展的巨大潜力，也能促进中国企业积极参与和研究这一市场，有效地提升企业的产品宽度和竞争能力。而中国本土的比亚迪公司，早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利就使用了电磁感应技术；并且由于中国有强大的山寨市场，预计中国市场的无线充电技术发展应会很快。

　　

　　很多手机生产商也很看好该技术，将来可能会搭配无线充电器出售手机。

　　

　　无线充电技术工作原理图解。

　　

　　用无线电波为数码产品充电的技术公司POWERCAST也已与菲利浦公司签署了合作协议，准备推出相关产品。

　　无线充电原理：电磁感应、无线电波及核磁共振

　　无线充电器的工作原理利用的是法拉第电磁感应，当电流通过线圈之后，便会产生出磁场；而产生的磁场又会形成电压，有了电压之后便会产生电流，有了电流便可以充电。无线充电器便是这样摆脱电线的束缚的。目前最为常见的无线充电解决方案主要是：电磁感应，通过初级和次级线圈感应产生电流，从而将能量从传输段转移到接收端，该解决方案提供商包括英国Splashpower、美国WildCharge和Fulton Innovation等公司。无线电波是另一个发展较为成熟的技术，其基本原理类似于早期使用的矿石收音机。有公司研发的微型高效接收电路，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。只需一个安装在墙身插头的发送器，以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器，就可将无线电波转化成直流电在约1米范围内为不同电子装置的电池充电。另一种尚在研究中的技术是电磁共振，还有一种是激光束传输，但难点在于激光束需要固定通道。

　　真正实现充电器端口统一化

　　为避免不必要的浪费和产生更多的电子垃圾，中国正在执行手机充电器端口统一标准化。但对于无线充电技术来说，这一点将会得到最大程度的普及：不但手机可以使用，数码相机、iPone和iPad、笔记本也都可以一同分享这种充电设备。日本富士通甚至准备推出一个更为高级的技术，将这种成功从便携式电子产品扩大到电动汽车充电中。富士通公司此举最终目的是在街头设置公用“充电点”，可以为便携数码设备以及电动汽车用户实现更方便地24小时全天候充电服务。除此之外无线充电器更聪明可节省耗能。虽然无线充电设备的效能接收在70%左右，和有线充电设备相等，但是它具备电满自动关闭功能，避免了不必要的能耗。而且这个效能接收率在不断提高，很快将能达到98%。

　　无线充电技术投入量产指日可待

　　电磁感应解决方案在技术实现上并无太多神秘感，中国本土的比亚迪公司，早在2005年12月申请的非接触感应式充电器专利就使用了电磁感应技术。飞利浦最新推出的电动牙刷也使用了无线充电技术。而使用无线电波为数码产品充电的技术公司POWERCAST也已与菲利浦公司签署了合作协议，准备推出相关产品。而前文提到的麻省理工学院（MIT）物理教授Marin Soljacic带领的研究团队为其取名为WiTricity试验，由于使用的线圈直径达到50cm，还无法实现商用化，如果要缩小线圈尺寸，接收功率自然也会下降。他们预计在未来几年内，最终开发出能够安全为笔记本电脑和其它设备的无线充电产品。

　　

　　要实现手机等产品的无线充电需要两个部分：一个事发射器，一个是安装在数码产品上的接收器。

　　革命从手机开始

　　无线充电技术得到推广后，人们只需要一个充电器就可以给所有的设备都进行充电。而且，随着这项技术的不断推广，无线充电发射器可以在我们生活、居住、工作的每个地方很便利地找到，甚至可以在汽车、飞机上、宾馆里、办公地点安置充电发射器，这意味着人们不用再随身携带任何电线，即可随时随地为自己的电器进行充电。在今年年末或明年年初，无线充电接收器会充分“瘦身”，成为手机产品中内置的无线充电接收芯片，只有指甲盖那么大。目前很多国际知名手机厂商都很支持这一技术，无线充电器也有可能会与手机一起捆绑进行销售。

　　

　　无线充电联盟主席Menno Treffers对外表示，Qi无线充电标准采用的是电磁感应技术效率更高。

　　手机将内置充电接受器，并统一无线充电标准

　　要实现手机等产品的无线充电，目前必须有两个部分：发射器，与电源连接，负责向广阔空间发射电能；接收器，一般安装在电子产品上，用以接受电能。目前无线充电技术已经开始在手机产品中运用了，以iPhone手机为例，现在无线充电生产商为使其可具备无线充电功能，则对其进行了改装，安装了一种类似“苹果皮”的“衣服”。作为无线充电接收器，目前它是以增加手机充电外壳的形式出现，但相关改造产品今年中国或将可以推出。目前这个外壳被称为“Qi门”，它支持iPhone与黑莓手机，用户不需更换手机可抢先体验这一功能。在今年年末或明年年初，无线充电接收器会充分“瘦身”，成为手机产品中内置的无线充电接收芯片，只有指甲盖那么大。目前，诺基亚、飞利浦、LG、三星、索尼爱立信以及RIM等众多国际知名手机厂商都很支持这一技术，无线充电器也有可能会与手机一起捆绑进行销售。

　　手机无线充电关键在于兼容性，Qi标准可确保品牌兼容

　　无线充电技术主要利用电磁技术，在发射器将电流转化为电磁，手机通过内置芯片接收器将电磁转化为电流为手机充电。无线充电技术推广的关键在于确保各厂家无线充电器能够兼容，Qi标准的制定使无线充电有了统一的技术规范，确保同一充电器对多品牌和多产品的兼容性。无线充电联盟主席Menno Treffers对外表示，Qi无线充电标准采用的是电磁感应技术，相比于其他技术，效率和安全性都更高。Qi无线充电标准包括接口、性能以及法规三方面，这将对无线充电技术的普及是相当大的挑战，所以通过Qi标准的手机将可通过任何通过Qi认证的充电基站、底座或是其它可充电装置进行无线充电。Qi对于装置的第一项先期要求就是不得高于5瓦特，这对于一些希望笔记本电脑也能同样通过无线充电技术的厂商可能是一大限制。

　　已有厂商推出Qi标准无线充电产品，市场广泛

　　全球最大的电池和便携式照明设备商Energizer（劲量）近日表示将会很快推出支持Qi标准的无线充电器产品，并首先为苹果iPhone 3GS和黑莓Blackberry Curve 8900用户带来无线充电的全新体验。同时市场调研公司iSuppli提供的数据显示，无线充电设备市场在2013年将达到140亿美元的规模。据悉，飞利浦已经开始生产含有无线充电设置新型手机了。

　　无线充电技术疑问待解

　　就像现在人们对Wi-Fi无线信号和手机天线杆是否有干扰和辐射等副作用一样，对于刚出现的这种无线充电技术人们仍然有很多安全疑问，比如其是否会产生电磁辐射？是否会有使用限制和令数码产品价格增加等担忧。对于最核心的安全问题，专业人士认为从理论上说，这一系统对处在充电场的人完全无害，因为电量只在以同一频率共振的线圈之间传输；尽管无线充电器的电能转化率并不是特别高，但随着技术的逐渐进步，相信总有一天它能追赶上直充电器。

　　

　　对于无线充电技术的电磁辐射安全性，专家认为其对人体是无害的。

　　电磁波对人体辐射尚无权威答案，安全尚需分阶段逐步解决

　　无线充电系统具体到安全问题，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。专家表示这些都要通过大量的软硬件工作来实现。在市场发展上仍需分阶段逐步过渡，尚有很多问题待解决。

　　无线充电覆盖范围小，电能转化率比直充电低30%

　　就目前来说，无线充电器还无法达到无线网络那么大范围的覆盖率，虽然充电板和接收器是两个部分，但是彼此还是不能分开太远，不然充电效率会大幅下降甚至无法充电。除此之外，无线充电器充电的转化率比起有线充电器来说，要低了不少，目前最高只能达到70%。但这已经是很不错的效果了。因此，虽然在现阶段可能没法大规模普及，但是无线充电器将成为一个新的发展方向。磁共振方法在理论上虽然不错，不过在实际设计中还是遇到了很多麻烦。不仅寄生电容和外部磁场，甚至连接受设备都能干扰到充能电磁场，从而影响充电效率。此外，越小的设备越会受到外部因素的影响，使得这项技术很难应用到移动电话中。无线充电技术眼下仅可在2米范围内为小电器充电。研究人员希望，把有效充电距离增大至30米。

　　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。但无线充电技术依然被外媒评价为21世纪最值得期待的高科技之一，它的创意为人类的生活的确带来了便捷，我们相信技术的进步将令无线充电日益成熟并拥有更广阔的天地。