無線充電聯(lián)盟(WPC)主席曼諾•特里夫斯與一眾嘉賓按動手中的激光筆，當激光束打在綠色按鈕上，一個大大的“Qi”字標志被點亮。在8月31日于北京舉辦的無線充電技術國際標準“Qi”首發(fā)儀式上，這個模仿無線充電過程的動作，讓人聯(lián)想到美國麻省理工學院的著名實 驗：2007年6月，馬林•索爾賈?？祟I導的麻省理工學院研究團隊給一個直徑60厘米的線圈通電，點亮了2米之外連接在另一個線圈上的60瓦燈泡。
該實驗在美國《科學》雜志上發(fā)表后，引起巨大反響，使得電磁感應發(fā)電這項誕生于100多年前的技術，再度進入大眾視線，點燃了市場對無線充電技術的熱情。
Powercast、WildCharge和Powerbeam等多家專門從事無線充電產(chǎn)品開發(fā)的公司相繼浮出水面，馬林•索爾賈?？艘渤闪⒘艘患颐麨閃iTricity的公司，繼續(xù)推進無線充電技術的改進和商業(yè)化。
2008年12月17日，WPC應時而生。不過，與麻省理工學院的實驗方向不同，WPC認為遠距離無線充電沒有效率，倡導近距離電磁感應技術。
作為飛利浦公司標準化部門主管，WPC主席曼諾•特里夫斯希望將已經(jīng)在飛利浦電動牙刷上實現(xiàn)商用的無線充電技術，應用在更為普遍的設備和領域中。
技術比拼
“充電牙刷主要是應用電磁感應技術，而麻省理工大學的實驗來自電磁諧振原理。”中國科學院電工研究所前沿探索部顧問童建忠告訴《財經(jīng)國家周刊》 記者，“一直應用于傳遞信息的無線電波，也是無線能量傳輸?shù)囊环N方式。利用天線實現(xiàn)發(fā)射和接收無線電波方式可實現(xiàn)80%以上的傳輸效率。此外，還可以靠激 光束傳輸，但應用難點在于激光束需要有固定通道。”
不過，在目前無線充電主要的幾種方式中，最為常見的還是電磁感應技術。“類似于傳統(tǒng)的變壓器，通過初級和次級線圈的互感作用產(chǎn)生電流。”童建忠介紹說，當兩個線圈距離很近時，其中一個產(chǎn)生的磁場分布，將在空氣中與另一個線圈勾連起來，感應出電動勢，實現(xiàn)功率的傳遞。
而當線圈間距逐漸增大時，磁場能量會隨距離的增加而衰減，傳輸隨之受到影響，直到不再發(fā)生感應。而利用電磁諧振原理，可在稍遠的距離上實現(xiàn)磁耦合，使得兩個振動頻率相同的物體之間高效地傳輸能量。
在實際的實驗中，馬林•索爾賈?？诵〗M還使用了諧振天線。當發(fā)射端通電時，并不會直接向外發(fā)射電磁波，而是在周圍形成一個非輻射的磁場，用來與 接收端聯(lián)絡并激發(fā)諧振。一旦發(fā)射端與接收端頻率相同，就會形成一個諧振系統(tǒng)，能量可以在系統(tǒng)內部傳輸，而不會對外面的物體產(chǎn)生影響。這同時解決了傳輸能量 時的損耗問題。
2007年的公開演示中，利用電磁諧振原理實現(xiàn)的無線充電效率只能達到40%。
2008年8月，在英特爾開發(fā)者論壇(IDF)上，約書亞•史密斯領導的研究小組向麻省挑戰(zhàn)，將基于電磁諧振技術的無線充電傳輸效率提升到75%。而馬林•索爾賈?？艘搽S即宣稱已將傳輸效率提高到了90%，下一步研發(fā)目標將轉向縮小線圈體積，同時增加傳輸距離。
隨著無線充電成為技術比拼的擂臺，各種無線充電產(chǎn)品也成為各種消費電子展上的?？?。從戴爾Latitude Z筆記本的無線感應充電基座，到微軟uPad無線充電板裝置;從Palm Pre手機無線充電底座，到海爾“無尾”概念電視。各大消費電子廠商都在嘗試引入無線充電功能。
而無論電磁感應還是諧振技術，得以實現(xiàn)的基石，都來自于邁克爾•法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)的電磁感應理論，以及1890年尼古拉•特斯拉確立的無線輸電構想。
“盡管各種技術的歷史悠久，但我們現(xiàn)在才開真正了解無線充電解決方案的市場潛力。”市場研究公司In-Stat公司首席技術戰(zhàn)略專家吉姆•麥格雷戈表示。
根據(jù)In-Stat發(fā)布的報告，到2014年，用于移動設備無線充電的市場收入將高達43億美元。
應用難題
與之相比，國內無線充電研究和應用尚處于起步階段，但從事手機無線充電產(chǎn)品的大小公司已不在少數(shù)。在國家知識產(chǎn)權局的專利檢索頁面，輸入“無線 充電”字樣，各種專利認證達63個之多，其中大多與手機無線充電技術相關。
在很多公司的宣傳頁面上，甚至可以看到各色山寨版的“線圈燈泡”實驗，以證實其無線充電技術所言非虛。
“不是說兩個線圈一弄，燈泡亮了，就是無線充電。”深圳市啟欣科技有限公司無線充電項目技術負責人薛金海對《財經(jīng)國家周刊》記者說，“基本原理大家都知道，但能否真正安全和高效地應用到手機上，還有很多難題需要解決。”
具體到安全問題，主要包括兩個層面。一是如何保證電磁波只輻射到手機接收部分，不會影響到人體健康，或干擾其他設備;二是讓電磁輻射在錯誤使用情況下不至于損壞電池和充電器，比如識別無線充電器上的異物，防止鋰電池過熱導致的變形或爆炸的危險等。
“這些都要通過大量的軟硬件工作來實現(xiàn)。”薛金海表示，“在傳輸效率方面，號稱能達到90%以上的不大可信。有線充電的效率大概也就是87%左右，對于無線充電來說，外殼的厚度也會影響到充電效率。在5mm厚度情況下，傳輸效率最高能達到70%。”
7月23日，WPC歷時18個月，推出首個無線充電標準Qi，用于手機和數(shù)碼相機等不超過5瓦的低功率設備。針對市場上主要采取的電磁感應技術，Qi標準在“界面規(guī)范、測試程序、最低性能要求”三個方面進行了規(guī)定。
不過WPC也承認，在市場發(fā)展上仍需分階段逐步過渡，尚有很多問題待解決。
不確定的未來
“我覺得中國無線充電市場還沒有形成，實際的接受程度怎么樣還值得探討。”薛金海說。
無線充電技術此前多應用在專業(yè)領域，需要保證產(chǎn)品密閉性的地方，如水下設備、體內醫(yī)療裝置等。但面對龐大的消費級設備市場，這項處于起步階段的技術，能否說服人們“擺脫最后一根線纜”，還是未知數(shù)。
據(jù)悉，WPC將在10月啟動中等功率(不超過120瓦)技術規(guī)范的制定工作，以求將Qi繼續(xù)拓展到筆記本電腦、上網(wǎng)本、電動工具、家用電器等更多領域。[!--empirenews.page--]
但薛金海認為，在具體實現(xiàn)過程中，仍然面臨很多新的技術課題。
實際上，在同樣的近距離電磁感應技術下，充電方式仍然分很多種。比如手機是擺在固定位置，還是隨意放置，在保持兼容性方面，仍然有很多技術細節(jié)上的工作要做。另外，目前Qi主要為一些約束性建議，強化互通互用，但沒有對充電效率下限做出明確規(guī)定。
“效率低于40%沒有意義。”薛金海說，“而如何將目前已有成熟產(chǎn)品，或者Palm這樣的本身已成既定標準的技術加入進來，或許是WPC面臨的更大問題。”
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