兩年前，蘋果iPhone8/X系列手機橫空出世，讓不溫不火的無線充電概念再度翻紅?！皵[脫線纜的束縛”一直是無線充電的宣傳語，那么這種充電方式是否真的“自由”呢？實際上，現(xiàn)階段市面上商用的無線充電技術(shù)仍不能讓你完全擺脫“束縛”。


主要表現(xiàn)在：常見的電磁感應(yīng)技術(shù)無線充電最大充電距離僅為10毫米，充電時手機必須放在無線充電面板上；無線充電器包括插頭、數(shù)據(jù)線和底座，其尺寸并不算小，不適合室外工作的人士攜帶；無線充電能量轉(zhuǎn)化率大約在65%-75%之間，較低的轉(zhuǎn)化效率會引起充電底座發(fā)熱，可能會加速手機電池耗損……如果這類問題得不到解決，無線充電將很難取代有線充電。


無線充電的歷史


其實，早在1890年發(fā)明家、物理學家尼古拉·特斯拉（1856.07.10-1943.01.07）就提出無線充電的概念，雖然從理論上看其觀點具有可行性，但是由于條件限制最終未能實現(xiàn)。2007年，麻省理工學院研究團隊有了新突破，迅速推動了無線充電的研究和應(yīng)用。此后，各無線充電聯(lián)盟成立，并相繼制定了標準。2017年10月，支持Qi標準的iPhone 8、iPhone 8 Plus和iPhone X發(fā)布，無線充電重現(xiàn)在大眾視野。到現(xiàn)在，無線充電在智能手機、TWS耳機、智能手表等消費類產(chǎn)品上有了商用。


無線充電的種類


無線充電技術(shù)主要有四種：電磁感應(yīng)、磁場共振、微波方式、電場耦合式。其中，電磁感應(yīng)、磁場共振是當前應(yīng)用得最多的技術(shù)。


電磁感應(yīng)：電流通過線圈時會產(chǎn)生磁場，新生磁場對附近的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢從而產(chǎn)生電流，電流將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。支持Qi標準的無線充電是電磁感應(yīng)式，該方式轉(zhuǎn)化效率較高，但傳輸距離僅在10mm范圍內(nèi)，且對擺放位置要求高，只能對準線圈一對一進行。該充電方式較多應(yīng)用在智能手機、手表等適合小功率無線充電的產(chǎn)品上。


磁場共振：該技術(shù)由能量發(fā)送裝置和能量接收裝置組成，當兩個裝置的頻率相同或在特定頻率共振時，就能進行電能傳輸。這種充電方式傳輸距離較遠（≤5m），支持多個設(shè)備同時使用，其傳輸功率較大，適合遠距離、大功率充電，多應(yīng)用于新能源汽車。不過，這種充電方式效率較低，傳輸過程中有較大的損耗，且距離越遠、傳輸功率越大，損耗就越大。另外，還要對使用的頻段進行保護，以免受外界因素干擾。


表1 四類無線充電優(yōu)缺點


無線充電標準


當前主流的無線充電標準有：Qi標準、AirFuel（AirFuel Alliance）、iNPOFi(invisible power field )技術(shù)、Wi-Po技術(shù)。


Qi是由無線充電聯(lián)盟(WPC，全稱Wireless Power Consortium)推出的“無線充電”標準。當前，在中國Qi無線充電器主要應(yīng)用在手機領(lǐng)域。在通用性方面Qi具備優(yōu)勢，任何品牌的產(chǎn)品，只要有Qi標識都可使用Qi無線充電器，并隨著技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，未來包括相機、電腦在內(nèi)的多類產(chǎn)品都將能使用Qi無線充電器。


AirFuel標準由無線電力聯(lián)盟(Alliance for Wireless Power，A4WP)與電源事物聯(lián)盟(Power Matters Alliance，PMA) 在2015年年初合并而成，致力于整合磁共振與磁感應(yīng)技術(shù)，推動統(tǒng)一的無線充電標準。支持該聯(lián)盟的成員超過195個，包括AT&T、Google、星巴克、高通、三星、Powermat、Ever Win Industries、Gill Industries、Peiker Acustic和SK Telecom等。


iNPOFi是一種新的無線充電技術(shù)，具備無輻射、高電能轉(zhuǎn)化效率、熱效應(yīng)微弱等特性。實驗室數(shù)據(jù)顯示，iNPOFi產(chǎn)品的充電傳輸效率高達90%以上。iNPOFi以一顆1/4個硬幣大小的芯片為核心，可集成到任何設(shè)備中，采用該技術(shù)的充電設(shè)備包含電源發(fā)射裝置、電源接收裝置，支持低電壓供電、兼容USB供電、還可低溫充電。


Wi-Po磁共振無線充電技術(shù)利用高頻恒定幅值交變磁場發(fā)生裝置，產(chǎn)生6.78MHz的諧振磁場，實現(xiàn)更遠的發(fā)射距離。該技術(shù)可應(yīng)用于手機、電腦、智能穿戴、智能家居、醫(yī)療設(shè)備、電動汽車等場景，通過藍牙4.0來實現(xiàn)通訊控制，可支持一對多同步通信，具有過溫、過壓、過流保護和異物檢測功能。


無線充電應(yīng)用

表格2 支持無線充電的各類產(chǎn)品


截至2019年8月，市面上有超過155款手機和多款智能手表、TWS耳機具備無線充電功能。