摆脱充电线的束缚 无线充电技术是怎样实现的？

    便携电子设备正在从有线向着无线化发展，随着蓝牙技术的普及听歌可以不被线材这条物理介质束缚。而除了音频无线化，几大厂商似乎在计划着革充电线命。近年来除了苹果三星两大行业巨头为自己的旗舰标配了无线充电功能，更多国产厂商也早已或是正在计划着加入这个行列。无线充电技术的普及势必会成为趋势。

▼ 无线充电技术

    无线充电源技术（Wireless charging technology；Wireless charge technology ）源于无线电力传输技术。将无线充电设备的能量传导到用电设备，用电设备再将收到的能量转化为电能存储在电池中。充电器和用电装置中间以磁场传输能量，不需要导电接口外露也无需电线连接，除了手机、汽车之外，同时也更适合常接触液体或潮湿环境工作下的用电设备，例如电动牙刷。

▼ 实现原理和不足

    现如今常见的无线充电技术可分为三种：电磁感应、电磁共振、无线电波。

 – 电磁感应技术

    1831年法拉第发现将电线缠绕成线圈，在线圈周围晃动一个磁铁或其他磁场，接在线圈上的电流表就会出现波动。这种线圈因磁场做切割磁感线运动而产生电流的现象被称作「电磁感应现象」。

    我们在手机领域常见到的无线充电技术大多都是采用电磁感应技术。分别在无线充电板和手机背面各放置一个线圈，无线充电器上的是初级线圈，当初级线圈接通交流电时会产生磁场，这时手机背面的次级线圈感应到交变磁场而产生电流。目前充电转换率可达80%左右。

    不足：因充电转换率的限制，传输功率并达不到标称的数值，所以导致速度相对有线充电要慢很多。其次是传输距离较短，需要离充电板很近，最多不超过一厘米左右，对位置要求比较严格。

 – 磁共振技术

    有能量发着装置和能量接受装置组成，两个装置频率相同时，彼此就能进行能量传输。传输距离相对电磁感应原理实现的无线充电要远了不少，可以达到几米的传输距离，并且只要频率相同就能支持多个设备同时使用。转换率约为40%-60%。

    不足：想要缩小线圈尺寸就会使功率降低，同时在传输效率方面不太尽如人意因此还无法实现商用。还有就是电磁辐射的问题，对小功率设备来说不必担心，但如果实现为电动汽车无线充电，大功率电磁波会危害身体健康并对电器产生干扰。

 – 无线电波

    由微波发射装置和微波接收装置组成，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量。只需要在电源处安装一个电磁波发生器，然后再在用电设备上安装一个接收装置，发射的能量就会被传递到接收装置中转换成电流。

    不足：这是非常理想的传输方式，但在传输过程中会有非常大的能量损耗，最终实现的充电功率非常小，目前只能为极小功率用电设备供电。

▼ 无线充电协议标准

    三种常见的无线充电协议

 – Qi标准

    Qi是全球首个无线充电标准化组织——无线充电联盟 所推出的无线充电标准。不同品牌的设备只要都支持Qi标准就都可以使用Qi标准的无线充电器。同时标准的统一为更多设备支持无线充电技术提供了个良好环境。Qi标准正是使用了刚刚介绍到的电磁感应无线充电技术。

 – Power Matters Alliance标准

    Power Matters Alliance标准是由Duracell Powermat公司发起的，而该公司则是由宝洁与无线充电技术公司Powermat合资经营，拥有比较出色的综合实力。除此以外，Powermat还是Alliance for Wireless Power(A4WP)标准的支持成员之一。

    已经有AT&T、Google和星巴克三家公司加盟了PMA联盟(Power Matters Alliance缩写)。PMA联盟致力于为符合IEEE协会标准的手机和电子设备，打造无线供电标准，在无线充电领域中具有领导地位。

 – A4WP标准

    A4WP是Alliance for Wireless Power标准的简称，由美国高通公司、韩国三星公司以及前面提到的Powermat公司共同创建的无线充电联盟创建。该联盟还包括Ever Win Industries、Gill Industries、Peiker Acustic和SK Telecom等成员，目标是为包括便携式电子产品和电动汽车等在内的电子产品无线充电设备设立技术标准和行业对话机制。

▼ 发展现状

    手机行业的无线充电技术已经大面积商用，以玻璃和陶瓷为介质的旗舰机大多都已经标配了这项技术。比如：三星的S和Note系列和小米Mix3支持最高10W的无线充电功率；苹果自iPhone 8之后的机型也都支持了最高7.5W无线充电技术；华为Mate20系列支持最高15W的无线充电功率，等。

    以及在潮湿环境工作的电动牙刷，选择无线的方式充电会大大提高安全性。

    无线充电技术目前大多服务于移动设备，随着新能源汽车的普及也已进入了汽车领域。如奥迪、宝马、奔驰、沃尔沃、丰田等，通信公司如高通等都已经开始研究电动汽车无线充电技术。宝马与奔驰合作研发的无线充电技术已经经过了测试，并应用到了宝马i8车系上。

    据了解北京已经在研究推广无线充电微循环公交车，并将于今年下半年在亦庄或是京郊区县已经有电动出租车的示范区域，开始进行无线充电的示范运行。无线供电入选厦门市第八批“双百计划”，这也是无线充电高新技术项目首次进入福建和厦门，标志着无线供电产业已成为厦门高新产业群的重要组成部分。

▼ 总结、发展趋势

    目前来看手机的无线充电因不能边充电边移动略显鸡肋，但在像办公室、咖啡厅、书店这种特定场景下的实际体验还是不错的，不用担心接口不统一随时离开拿起就走。

    在设备无线化的道路上发展，厂商们随着蓝牙技术的普及已经基本干掉了耳机线，干掉充电线也是迟早的事。在无线充电技术壁垒被打破之时，我们便可进入全面无线化时代，移动设备随时有无线供电做支撑，大幅度省出机身电池空间，能帮助设备做轻薄。没有了充电接口能帮助设备更简单做到防水防尘，同时在2019年即将面世的折叠屏设备也会因摆脱了电池的束缚获得有更大的发挥空间。

本文编辑：路天铭

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