| 快速發(fā)展的無(wú)線(xiàn)充電市場(chǎng)迫切要求制造商和開(kāi)發(fā)商為設備間互操作性制訂全球統一的無(wú)線(xiàn)充電標準。
建立一種全球通用的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的比賽正在如火如荼地進(jìn)行中。新的令人激動(dòng)的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)進(jìn)展和產(chǎn)品不斷涌現——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(gè)大問(wèn)題，因為沒(méi)有統一的無(wú)線(xiàn)充電標準。
無(wú)線(xiàn)電力傳輸的想法已經(jīng)出現好多年了。早在20世紀00年代，尼古拉●特斯拉就開(kāi)始嘗試無(wú)線(xiàn)供電了，但一直沒(méi)有取得完全成功。不過(guò)他已非常接近成功——他的革命性發(fā)明被稱(chēng)為特斯拉線(xiàn)圈。這種不用導線(xiàn)傳送電能的系統徹底改變了電能的使用方式（圖1）。
圖1：特斯拉線(xiàn)圈是尼古拉●特斯拉于20世紀00年代發(fā)明的。
在短距離內不用導線(xiàn)實(shí)現電力傳輸的技術(shù)和方法有很多種，比如電磁感應、磁共振、電容耦合、磁力耦合等等。前兩個(gè)應該是目前市場(chǎng)上最常用的技術(shù)。
電磁感應（電感性耦合）
這種近場(chǎng)方法使用導線(xiàn)線(xiàn)圈之間建立的磁場(chǎng)實(shí)現電能的無(wú)線(xiàn)傳輸。當電流流經(jīng)發(fā)送線(xiàn)圈時(shí)，它會(huì )產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，進(jìn)而在接收線(xiàn)圈中感應出一個(gè)電壓。
線(xiàn)圈耦合得越好，電能傳輸得就越好。耦合因子k指示耦合程度。k值取決于多種因素，比如線(xiàn)圈的形狀、它們之間的角度以及電感器之間的距離。
根據發(fā)送器線(xiàn)圈和接收器線(xiàn)圈之間的距離不同，這種系統可以分成松耦合或緊耦合兩種。
在緊耦合系統中，發(fā)送線(xiàn)圈和接收線(xiàn)圈具有相同的直徑。它們彼此對齊，相距最小的Z。這個(gè)距離Z比線(xiàn)圈直徑小得多。這種系統發(fā)熱少，具有較高的效率（圖2）。
圖2：這是收發(fā)線(xiàn)圈具有相同直徑的緊耦合系統。
而松耦合系統中的線(xiàn)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：在松耦合系統中，線(xiàn)圈之間的距離較大。
電磁感應有許多優(yōu)點(diǎn)，比如電路方案簡(jiǎn)單，具有較好的成本效益。主要的缺點(diǎn)包括充電距離有限，發(fā)送器和接收器之間必須精確對齊。
磁共振（共振感應耦合）
這種近場(chǎng)方法利用共振現象在一定空間內無(wú)線(xiàn)傳輸電能，其原理與電磁感應是相同的。發(fā)送器和接收器線(xiàn)圈以相同的頻率振蕩（或共振），這個(gè)頻率取決于線(xiàn)圈的材料和形狀（圖4）。
圖4：通過(guò)磁共振線(xiàn)圈點(diǎn)亮燈泡。
磁共振的主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠在相對較長(cháng)的距離內傳輸電能，發(fā)送器和接收器不需要精確的對準。不過(guò)由于電路控制復雜，生產(chǎn)成本較高。
熱門(mén)產(chǎn)品
目前市場(chǎng)上流行的大多數產(chǎn)品依賴(lài)于磁感應和磁共振無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)。這些產(chǎn)品包括：
●Qi：Qi由無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟（WPC）創(chuàng )建，可以給從智能手機到無(wú)繩廚房電器等一系列設備充電或供電。它將感應技術(shù)和諧振技術(shù)整合在了一起。圖5顯示了支持Qi標準的眾多產(chǎn)品之一。
●PowerbyProxi：這一WPC成員在許多電池供電的設備中提供共振無(wú)線(xiàn)解決方案，但設計約束限制了它們的效能。他們?yōu)楣I(yè)現場(chǎng)提供多種產(chǎn)品解決方案。舉例來(lái)說(shuō)，Proxi-Point無(wú)線(xiàn)連接器能為難以到達的位置上的傳感器提供電能，并為電池充電（圖6）。
圖5：這是三星公司開(kāi)發(fā)的無(wú)線(xiàn)Qi充電座。
圖6：這種Proxi-Point無(wú)線(xiàn)連接器主要是為難以夠到的傳感器提供電能。
● WiPower：高通既是無(wú)線(xiàn)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備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電。
● WiTricity：這種基于磁共振的技術(shù)是為間距一厘米至數米的設備設計的。原始設備制造商（OEM）可以將這種技術(shù)直接嵌入他們的產(chǎn)品和系統中（圖7）。WiTricity是Airfuel聯(lián)盟的一位活躍會(huì )員。
● Powermat：這是一種基于電磁感應的技術(shù)，包含一個(gè)給電子設備充電的墊子。這種技術(shù)通過(guò)了PMA聯(lián)盟（Power Matters Alliance）的認證。具有內置無(wú)線(xiàn)充電功能的這些設備可以在充電點(diǎn)立即加電。如果設備沒(méi)有被激活，可以用插電式Powermat Ring進(jìn)行無(wú)線(xiàn)激活（圖8）。
圖7：Witricity的Prodigy可以用一個(gè)電源給兩臺設備同時(shí)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)充電。
圖8：這種三星設備可以使用Pow？ermat Ring并通過(guò)Powermat進(jìn)行充電。
在了解這些熱門(mén)產(chǎn)品時(shí)可以明顯地發(fā)現：從技術(shù)角度看磁共振和電磁感應占了主要地位。選擇哪種技術(shù)取決于具體的應用。
無(wú)線(xiàn)充電是一個(gè)仍在發(fā)展中的新興市場(chǎng)。隨著(zhù)更多技術(shù)和產(chǎn)品的出現，消費者有望在市場(chǎng)上隨處見(jiàn)到具有互操作性的產(chǎn)品。
主要玩家
在開(kāi)發(fā)磁共振和電磁感應技術(shù)的領(lǐng)域中有兩個(gè)關(guān)鍵的組織機構，即無(wú)線(xiàn)供電聯(lián)盟（WPC）和Airfuel聯(lián)盟。WPC成立于2008年，是Qi標準的創(chuàng )立者。
WPC聯(lián)盟成員一直致力于開(kāi)發(fā)一種全球統一的無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)標準。目前有200多家公司提供的800多種產(chǎn)品都支持Qi標準。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(gè)全球性生態(tài)系統，是PMA聯(lián)盟和A4WP聯(lián)盟（Alliance for Wireless Power）最近（2015年6月）合并的結果。組成聯(lián)盟董事會(huì )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(yíng)利性行業(yè)組織，致力于為無(wú)線(xiàn)供電技術(shù)建立范例。它的創(chuàng )始成員是Powermat。同樣，A4WP聯(lián)盟也是一家獨立運營(yíng)的非贏(yíng)利性組織，致力于在Rezence技術(shù)基礎上搭建全球性的無(wú)線(xiàn)充電生態(tài)系統。
遺憾的是，這場(chǎng)標準之爭并沒(méi)有給WPC聯(lián)盟和Airfuel聯(lián)盟創(chuàng )造任何功能、互操作性或靈活性。制造業(yè)中的一些大公司，比如微軟、高通和三星，都同時(shí)是WPC和Airfuel聯(lián)盟的成員。因此他們的產(chǎn)品同時(shí)支持這兩種無(wú)線(xiàn)充電標準。
Semtech公司是另一家擁有雙會(huì )員資格的公司。去年十月，Semtech公司發(fā)布了一款新的無(wú)線(xiàn)充電平臺，該平臺能夠支持所有主要的標準（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(dòng)和嵌入式系統應用的多種系統配置（圖9）。
圖9：Semtech的三模式無(wú)線(xiàn)充電平臺包括TS80K發(fā)送器和TS81K接收器。
TS80K具有更高的靈活性，因為這個(gè)平臺以多模技術(shù)支持所有主要的（同時(shí)針對發(fā)送器和接收器應用的）無(wú)線(xiàn)充電標準。還可以經(jīng)過(guò)適當修改迅速支持新的無(wú)線(xiàn)充電標準。TS80K平臺支持種類(lèi)廣泛的供電解決方案，從100mW的可穿戴解決方案到100W的解決方案，適用于工業(yè)加工設備、醫療設備和“聯(lián)網(wǎng)的”家具設備。
TS80K的多模式發(fā)送器解決方案輸出的功率電平范圍從100mW到40W以上。因此它能實(shí)現家具、汽車(chē)和公共場(chǎng)館中的嵌入式充電功能，在單個(gè)易用且高成本效益的平臺基礎上，能夠支持所有主要的無(wú)線(xiàn)標準。
WPC聯(lián)盟和Airfuel聯(lián)盟之間缺少統一的標準使得供應商在他們的產(chǎn)品中采用這些技術(shù)的步伐非常緩慢。一旦在這場(chǎng)無(wú)線(xiàn)標準之爭中明確勝者，那么這個(gè)市場(chǎng)將很快形成數十億美元的通用無(wú)線(xiàn)充電器業(yè)務(wù)。最終消費者將能夠從豐富的產(chǎn)品中作出明智的選擇。 |
