電動(dòng)汽車(chē)、移動(dòng)設備和工業(yè)應用正在重新關(guān)注無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)。
眾所周知，電在空氣中傳播的距離很長(cháng)，但是，離開(kāi)了電線(xiàn)，好像從來(lái)沒(méi)有一種實(shí)用或者可靠的方式可以給電子設備供電。
實(shí)際上，無(wú)線(xiàn)供電已經(jīng)出現很多年了。無(wú)線(xiàn)供電能否延長(cháng)電池的壽命，目前尚不完全清楚。但是，終端設備處理能力和功能日益增強，相比之下，電池容量改善緩慢，為了緩解日益增長(cháng)的功能和落后的電池之間的矛盾，以及應對電動(dòng)汽車(chē)和連接性工業(yè)應用等新興市場(chǎng)的持續增長(cháng)，無(wú)線(xiàn)充電重新引起了人們更多的關(guān)注。
“我記得，10年前或15年前，醫療植入物就可以使用袖帶或線(xiàn)圈進(jìn)行充電，這樣就不必回去做手術(shù)了�！蔽鏖T(mén)子-Mentor公司的產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Jeff Miller說(shuō)�！盎蛘咴诳ㄜ�(chē)上給輪胎壓力監測系統充電時(shí)，因為輪胎上沒(méi)有電線(xiàn)，沒(méi)法進(jìn)行有線(xiàn)充電，而且你肯定也不想把輪胎拆下來(lái)，所以必須采用不同的方法進(jìn)行充電�！�
大部分無(wú)線(xiàn)充電應用場(chǎng)景涉及工業(yè)、汽車(chē)或可充電電動(dòng)牙刷等低端消費類(lèi)產(chǎn)品，但是現在，智能手機也越來(lái)越多地集成了無(wú)線(xiàn)充電功能。智能手機主要基于Qi標準，該標準依靠發(fā)射器和接收器之間的磁感應完成能量傳輸，在充電過(guò)程中，發(fā)射端和接收端需要靠得很近，基本上都快接觸上了。
除此之外，人們還在努力開(kāi)發(fā)能在幾英尺之外以同樣的充電時(shí)間完成手機充電的方案，而且這種方案除了給手機充電,還有可能在同一時(shí)間利用磁場(chǎng)、超聲波、激光或各種頻率的射頻信號給許多其它裝置充電，除了充電之外，甚至還可以傳輸媒體數據。
“不通過(guò)電纜傳輸電力的基礎物理學(xué)已經(jīng)問(wèn)世幾十年了，難點(diǎn)不在于通過(guò)空氣傳輸電力，而是能夠在受限的場(chǎng)強范圍內，不受干擾地傳輸電力，同時(shí)能夠把成本降下來(lái)，使之成為大眾化的產(chǎn)品�！睙o(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟（WPC）主席Menno Treffers稱(chēng)。該聯(lián)盟的目標是將之前兩個(gè)競爭性的技術(shù)規范合并，統一到其用于近場(chǎng)手機充電的Qi標準中。
Treffers說(shuō)，要讓大多數無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)品產(chǎn)生并實(shí)際能夠提供智能手機充電所需的5瓦或更高功率的電力，是一件非常困難的事情。
“做個(gè)看起來(lái)像是在15英尺之外給手機充電的演示很簡(jiǎn)單，真正重要的是數據�！彼f(shuō)�！叭绻阒皇窍蛞粋�(gè)需要5W功率的設備傳輸毫瓦級別的電力，那基本上毫無(wú)用處。使用磁感應技術(shù)，你可以得到5W的充電功率，但是有的電器的功耗是2.4千瓦，筆記本電腦和無(wú)人機功耗也在60瓦到100瓦之間。遠處充電可以幫您實(shí)現永遠不再需要充電的夢(mèng)想，但是，理想很豐滿(mǎn)，現實(shí)很骨感，我們遠遠沒(méi)有到解決更高功率無(wú)線(xiàn)充電難題的程度�！�
無(wú)線(xiàn)充電的優(yōu)勢
根據IHSMarkit 2月份發(fā)布的一份報告，消費者希望擺脫充電插頭帶來(lái)的不便的欲望，幫助2017年支持無(wú)線(xiàn)充電功能的消費品出貨量增長(cháng)了40%，至大約5億部。到2022年，配備無(wú)線(xiàn)充電功能的智能手機將達到9000萬(wàn)部。
2014年是智能手機搭載無(wú)線(xiàn)充電功能的元年。當時(shí)，星巴克安裝了PowerMat的充電板，該充電板采用PMA標準（現由AirFuel Alliance管理），麥當勞在其位于英國的50家門(mén)店安裝了支持競爭性的Qi標準的充電器。這也反應了無(wú)線(xiàn)充電標準的分化，三星和AT＆T支持PMA，飛利浦、高通和諾基亞支持無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟的Qi。
蘋(píng)果去年新機支持Qi標準的決策打破了兩種競爭標準的力量平衡，這場(chǎng)戰斗最終以今年1月8日公布的整合兩種標準的協(xié)議而告終。IHSMarkit的報告預測，三星和蘋(píng)果手機采用統一的無(wú)線(xiàn)充電標準，將促使其它手機制造商加入進(jìn)來(lái)，并進(jìn)一步提升用戶(hù)數量。
遠距離充電
另外一條大新聞來(lái)自FCC，最近，它認證通過(guò)了兩款支持遠距離無(wú)線(xiàn)充電的產(chǎn)品-一個(gè)是3英尺，另一個(gè)是80英尺�，F在為智能手機電池充電的商業(yè)產(chǎn)品中，還沒(méi)有一個(gè)超過(guò)幾英寸的。
去年12月，FCC認證通過(guò)了一款名為WattUp的中場(chǎng)發(fā)射器，它是一個(gè)基于射頻技術(shù)的一對多充電單元，可以在三英尺距離使用900MhZ和5.8 Ghz為設備充電。
它還認證通過(guò)了Powermat公司的3瓦PowerSpot發(fā)射器，該發(fā)射器采用射頻技術(shù)，最遠充電距離可達80英尺。它使用通常為ISM保留的915MHz，頻段也可以在850到950MHz之間，這是UHF RFID產(chǎn)品的更典型頻段。
根據編寫(xiě)這份IHSMarkit報告的Victoria Fodale的說(shuō)法，眾多的技術(shù)和監管問(wèn)題使得我們很難估計何時(shí)我們可以看到遠距離的無(wú)線(xiàn)充電商用產(chǎn)品。
Solis表示：“現在的遠距離無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)品都沒(méi)有商業(yè)價(jià)值，因為它們需要進(jìn)行太多的權衡。盡管它不是一個(gè)完美的解決方案，但是，如果在幾英尺范圍之內還可以繼續使用設備，即便只是涓流充電，幫助減緩電池電量的消耗，這也是很讓人可喜的大事�！�
無(wú)線(xiàn)充電應用中的能量水平下降很快，超過(guò)幾英尺之后，很難繼續保持信號強度。根據Teffer的說(shuō)法，這還需要把信號的功率提高到很高水平，以至于會(huì )違反當地的廣播規定甚至安全規定。很難在功率、安全性和效率之間找到一個(gè)很好的平衡點(diǎn)。
Powercast的首席運營(yíng)官兼首席技術(shù)官Charles Greene說(shuō)，“支持遠距離無(wú)線(xiàn)充電的手機是行業(yè)的圣杯�！盤(pán)owercast是最近獲得FCC批準銷(xiāo)售支持對手機電池進(jìn)行5到10英尺遠距離充電的產(chǎn)品的兩家公司之一。
“物理特性確實(shí)會(huì )造成一些限制，”Greene說(shuō)�！爱斈汶x電源越來(lái)越遠時(shí)，能量會(huì )逐漸下降。有一些方法可以解決這個(gè)問(wèn)題，但是這些方法會(huì )縮小充電范圍，并且更難以創(chuàng )建一個(gè)可以進(jìn)行一對多充電的區域，這正是我們所關(guān)注的難點(diǎn)�！�
Powercast在智能手機充電上采用了Qi標準，但是它并沒(méi)有放棄自家的RF充電技術(shù)。相反，它正在開(kāi)發(fā)一款支持Qi的手機充電器，并將之集成進(jìn)自家的發(fā)射器中，該產(chǎn)品可能會(huì )在今年第三季度上市。
Greene說(shuō)：“Qi標準確實(shí)非常成熟，但它也有其局限性。通常情況下，它是一對一而不是一對多的解決方案，而且它需要一個(gè)電源板。我們能夠提供搭載了其他解決方案的組合。通過(guò)桌面上的發(fā)射器，我們可以在一夜之間（從遠處）給手機提供10%至15%的電量，我們可以進(jìn)一步改進(jìn)，使之達到50%，這樣一來(lái)，我可以把這個(gè)發(fā)射器放在我的床頭柜或桌子上，它可以全天連續給手機充電，也許永遠也不需要插上有線(xiàn)充電器�！�
WiTricity的CTO Morris Kesler稱(chēng)，無(wú)線(xiàn)充電器肯定能夠實(shí)現比當今更高的功率，并至少在短距離內實(shí)現一對多充電，WiTricity是2007年從麻省理工學(xué)院孵化出來(lái)的一家公司，旨在把MIT教授Marin Soljačić的研究成果轉化為商業(yè)化的磁共振無(wú)線(xiàn)傳輸。
WiTricity表示，它將在今年晚些時(shí)候提供可充電的停車(chē)墊，作為一家汽車(chē)制造商首款高端電動(dòng)汽車(chē)的配件進(jìn)行銷(xiāo)售。根據汽車(chē)大小，該系統可提供3.6kw到11kw的功率，效率高達93%。它可以在幾米的范圍內傳輸電力，使得車(chē)主可以正常停車(chē)，而不是必須把汽車(chē)停在停車(chē)墊幾公分之處。
“電力能夠傳輸多遠取決于發(fā)射器和接收器的大小以及你的功率水平，但磁共振的優(yōu)點(diǎn)之一是能夠進(jìn)行一對多連接，”Kesler說(shuō)。 “人體對磁場(chǎng)沒(méi)有太大反應，所以不需要擔心磁共振對人體的影響。如果你試圖在一個(gè)10米左右的房間內發(fā)送能量，你可能會(huì )想用天線(xiàn)，將信號發(fā)射到特定地點(diǎn)�！�
他說(shuō)，沒(méi)有理由認為手機是唯一可使用無(wú)線(xiàn)充電的市場(chǎng)。雖然電動(dòng)汽車(chē)（EV）市場(chǎng)剛剛起步，但是廣義來(lái)講，很多工廠(chǎng)和倉庫都有自動(dòng)化地面車(chē)輛、工業(yè)機械，幾乎任何用電而且能移動(dòng)的東西也都是無(wú)線(xiàn)充電的潛在市場(chǎng)，還包括醫療應用和植入物。
“你必須小心效率問(wèn)題，”他說(shuō)。 “如果你打算以70%的效率使用一千瓦的電源，那么你將需要處理300瓦熱量的消耗，這可是一個(gè)棘手的問(wèn)題�！�
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