正在改變移動世界的無線充電技術(shù)

1、正在改變移動世界的無線充電技術(shù)迅速進(jìn)展的市場迫切要求創(chuàng)造商和開發(fā)商為設(shè)備間互操作性制訂全球統(tǒng)一的無線充電標(biāo)準(zhǔn)。建立一種全球通用的無線充電技術(shù)的競賽正在如火如荼地舉行中。新的令人感動的無線充電技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)一些公司緊盯一種技術(shù)，也有些公司支持多種技術(shù)。但各種技術(shù)間互操作性的缺乏仍然是個大問題，由于沒有統(tǒng)一的無線充電標(biāo)準(zhǔn)。力傳輸?shù)闹饕庖呀?jīng)浮現(xiàn)好多年了。早在20世紀(jì)00年月，尼古拉特斯拉就開頭嘗試無線供電了，但向來沒有取得徹低勝利。不過他已十分臨近勝利他的革命性發(fā)明被稱為特斯拉線圈。這種不用導(dǎo)線傳送電能的系統(tǒng)徹底轉(zhuǎn)變了電能的用法方式(圖1)。圖1：特斯拉線圈是尼古拉特斯拉于20世紀(jì)00年月發(fā)

2、明的。在短距離內(nèi)不用導(dǎo)線實現(xiàn)電力傳輸?shù)募夹g(shù)和辦法有無數(shù)種，比如電磁感應(yīng)、磁共振、耦合、磁力耦合等等。前兩個應(yīng)當(dāng)是目前市場上最常用的技術(shù)。電磁感應(yīng)(性耦合)這種近場辦法用法導(dǎo)線線圈之間建立的磁場實現(xiàn)電能的無線傳輸。當(dāng)流經(jīng)發(fā)送線圈時，它會產(chǎn)生一個磁場，進(jìn)而在接收線圈中感應(yīng)出一個。線圈耦合得越好，電能傳輸?shù)镁驮胶?。耦合因子k指示耦合程度。k值取決于多種因素，比如線圈的外形、它們之間的角度以及電感器之間的距離。按照發(fā)送器線圈和接收器線圈之間的距離不同，這種系統(tǒng)可以分成松耦合或緊耦合兩種。在緊耦合系統(tǒng)中，發(fā)送線圈和接收線圈具有相同的直徑。它們彼此對齊，相距最小的z。這個距離z比線圈直徑小得多。這種系統(tǒng)發(fā)

3、熱少，具有較高的效率(圖2)。圖2：這是收發(fā)線圈具有相同直徑的緊耦合系統(tǒng)。而松耦合系統(tǒng)中的線圈可以有較大的距離，但電能傳輸效率較低，電磁輻射較高(圖3)。圖3：在松耦合系統(tǒng)中，線圈之間的距離較大。電磁感應(yīng)有許多優(yōu)點，比如計劃容易，具有較好的成本效益。主要的缺點包括充電距離有限，發(fā)送器和接收器之間必需精確對齊。磁共振(共振感應(yīng)耦合)這種近場辦法利用共振現(xiàn)象在一定空間內(nèi)無線傳輸電能，其原理與電磁感應(yīng)是相同的。發(fā)送器和接收器線圈以相同的頻率振蕩(或共振)，這個頻率取決于線圈的材料和外形(圖4)。圖4：通過磁共振線圈點亮燈泡。磁共振的主要優(yōu)點在于能夠在相對較長的距離內(nèi)傳輸電能，發(fā)送器和接收器不需要精確

4、的對準(zhǔn)。不過因為電路控制復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。熱門產(chǎn)品目前市場上流行的大多數(shù)產(chǎn)品依靠于磁感應(yīng)和磁共振無線充電技術(shù)。這些產(chǎn)品包括：qi：qi由無線充電聯(lián)盟(wpc)創(chuàng)建，可以給從智能手機(jī)到無繩廚房電器等一系列設(shè)備充電或供電。它將感應(yīng)技術(shù)和睦振技術(shù)整合在了一起。圖5顯示了支持qi標(biāo)準(zhǔn)的眾多產(chǎn)品之一。powerbyproxi：這一wpc成員在許多電池供電的設(shè)備中提供共振無線解決計劃，但設(shè)計約束限制了它們的效能。他們?yōu)楣I(yè)現(xiàn)場提供多種產(chǎn)品解決計劃。舉例來說，proxi-point無線能犯難以到達(dá)的位置上的提供電能，并為電池充電(圖6)。圖5：這是三星公司開發(fā)的無線qi充電座。圖6：這種proxi-poi

5、nt無線銜接器主要是犯難以夠到的傳感器提供電能。 wipower：高通既是無線充電聯(lián)盟也是airfuel聯(lián)盟的成員。公司的wipower技術(shù)基于的是磁共振原理。wipower最近宣布可以給具有金屬外殼的設(shè)備舉行無線充電。 witricity：這種基于磁共振的技術(shù)是為間距一厘米至數(shù)米的設(shè)備設(shè)計的。原始設(shè)備創(chuàng)造商(oem)可以將這種技術(shù)挺直嵌入他們的產(chǎn)品和系統(tǒng)中(圖7)。witricity是airfuel聯(lián)盟的一位活躍會員。 powermat：這是一種基于電磁感應(yīng)的技術(shù)，包含一個給設(shè)備充電的墊子。這種技術(shù)通過了pma聯(lián)盟(power matters alliance)的認(rèn)證。具有內(nèi)置無線充電功能的

6、這些設(shè)備可以在充電點立刻加電。假如設(shè)備沒有被激活，可以用插電式powermat ring舉行無線激活(圖8)。圖7：witricity的prodigy可以用一個電源給兩臺設(shè)備同時舉行無線充電。圖8：這種三星設(shè)備可以用法pow?ermat ring并通過powermat舉行充電。在了解這些熱門產(chǎn)品時可以顯然地發(fā)覺：從技術(shù)角度看磁共振和電磁感應(yīng)占了主要地位。挑選哪種技術(shù)取決于詳細(xì)的應(yīng)用。無線充電是一個仍在進(jìn)展中的新興市場。隨著更多技術(shù)和產(chǎn)品的浮現(xiàn)，消費者有望在市場上隨處見到具有互操作性的產(chǎn)品。主要玩家在開發(fā)磁共振和電磁感應(yīng)技術(shù)的領(lǐng)域中有兩個關(guān)鍵的組織機(jī)構(gòu)，即無線供電聯(lián)盟(wpc)和airfuel聯(lián)

7、盟。wpc成立于2008年，是qi標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)立者。wpc聯(lián)盟成員向來致力于開發(fā)一種全球統(tǒng)一的無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。目前有200多家公司提供的800多種產(chǎn)品都支持qi標(biāo)準(zhǔn)。聯(lián)盟管理成員包括lg、高通、三星、ti、東芝和verizon。airfuel聯(lián)盟是個全球性生態(tài)系統(tǒng)，是pma聯(lián)盟和a4wp聯(lián)盟(alliance for wireless power)最近(2015年6月)合并的結(jié)果。組成聯(lián)盟董事會的公司有at&t、英特爾、安森美、powermat、三星和witricity。值得一提的是，pma聯(lián)盟是一家全球性的非贏利性行業(yè)組織，致力于為無線供電技術(shù)建立范例。它的創(chuàng)始成員是powermat。

8、同樣，a4wp聯(lián)盟也是一家自立運營的非贏利性組織，致力于在rezence技術(shù)基礎(chǔ)上搭建全球性的無線充電生態(tài)系統(tǒng)。圓滿的是，這場標(biāo)準(zhǔn)之爭并沒有給wpc聯(lián)盟和airfuel聯(lián)盟制造任何功能、互操作性或靈便性。創(chuàng)造業(yè)中的一些大公司，比如微軟、高通和三星，都同時是wpc和airfuel聯(lián)盟的成員。因此他們的產(chǎn)品同時支持這兩種無線充電標(biāo)準(zhǔn)。semtech公司是另一家擁有雙會員資歷的公司。去年十月，semtech公司發(fā)布了一款新的無線充電平臺，該平臺能夠支持全部主要的標(biāo)準(zhǔn)(qi、pma和 a4wp rezence)。包含ts80000發(fā)送器和ts81000接收器的ts80k平臺支持針對可穿戴、移動和系統(tǒng)應(yīng)用的多種系統(tǒng)配置(圖9)。圖9：semtech的三模式無線充電平臺包括ts80k發(fā)送器和ts81k接收器。ts80k具有更高的靈便性，由于這個平臺以多模技術(shù)支持全部主要的(同時針對發(fā)送器和接收器應(yīng)用的)無線充電標(biāo)準(zhǔn)。還可以經(jīng)過適當(dāng)修改快速支持新的無線充電標(biāo)準(zhǔn)。ts80k平臺支持種類廣泛的供電解決計劃，從100mw的可穿戴解決計劃到100w的解決計劃，適用于工業(yè)加工設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備和“聯(lián)網(wǎng)的”家具設(shè)備。ts80k的多模式發(fā)送器解決計劃輸出的功率電平范圍從100mw到40w以上。因此它能實現(xiàn)家具、汽車和公共場館中的嵌入式充電功能，在單個易用且高成本效益的平臺