無(wú)線充電技術(shù)是利用磁共振、電磁感應(yīng)線圈、無(wú)線電波等方式，在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷，實(shí)現(xiàn)電能高效傳輸?shù)募夹g(shù)。它主要包括電磁感應(yīng)式、無(wú)線電波式、磁場(chǎng)共振式，以及其他方式(微波、超聲波、激光)。市場(chǎng)上有幾個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)，目前占主導(dǎo)地位的是無(wú)線充電聯(lián)盟WPC的Qi無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)，這種充電方式主要采用緊密耦合線圈的磁感應(yīng)技術(shù)。然而，主要產(chǎn)業(yè)集群正在進(jìn)行重組，很多芯片公司也在開(kāi)發(fā)用于磁共振式充電的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品。在2014年的CES展會(huì)上，兩大無(wú)線充電聯(lián)盟PMA和A4WP宣布合并，未來(lái)將致力于整合磁共振和磁感應(yīng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多種模式的充電方式。

    據(jù)市場(chǎng)研究咨詢公司MarketsandMarkets調(diào)研顯示，2014—2020年，全球無(wú)線充電市場(chǎng)將迎來(lái)飛速發(fā)展，期間年復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)60%，預(yù)計(jì)到2020年，無(wú)線充電市場(chǎng)收益將達(dá)到137.8億美元(約合人民幣854億元)。報(bào)告中稱，2014年，消費(fèi)電子產(chǎn)品是無(wú)線充電市場(chǎng)應(yīng)用中*大的細(xì)分市場(chǎng)，所占比例高達(dá)68%。與此同時(shí)，消費(fèi)電子產(chǎn)品需求的迅速增長(zhǎng)也是無(wú)線充電市場(chǎng)飛速發(fā)展的主要原因。此外，汽車領(lǐng)域，尤其是電動(dòng)汽車的發(fā)展也將對(duì)無(wú)線充電市場(chǎng)起到積極的促進(jìn)作用。

    如今，各種無(wú)線充電技術(shù)層出不窮，下面將介紹一些*新研究進(jìn)展。
1 *新進(jìn)展

    早在2011年，美國(guó)賓西法尼亞大學(xué)的佩里就發(fā)明了她的**款無(wú)線充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)是由兩臺(tái)烤箱大小相距兩英尺遠(yuǎn)的盒子組成。佩里在All Things Digital科技峰會(huì)上展示了如何通過(guò)超聲波將電能跨越那段距離輸送過(guò)去。這款設(shè)備叫做uBeam。現(xiàn)在，名為uBeam的公司表示，它正在研制一款可能在兩年內(nèi)就會(huì)上市的原型產(chǎn)品。目前市面上已經(jīng)有了一些無(wú)線充電產(chǎn)品，不過(guò)佩里認(rèn)為uBeam的技術(shù)比所有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手都要先進(jìn)。佩里還在洛杉磯接受了長(zhǎng)時(shí)間的電話專訪，暢談了她一手創(chuàng)建的uBeam，該采訪文章刊登在2015年1月的《財(cái)富》雜志上。

    不少制造商都已經(jīng)把無(wú)線充電技術(shù)運(yùn)用在數(shù)碼設(shè)備上，但其中多數(shù)都是一對(duì)一充電，而美國(guó)廠商推出名為“WattUp”的充電器，可以允許在距離信號(hào)發(fā)射器4.6米范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)線充電，可向*多12臺(tái)設(shè)備傳輸0.25 W電源，或是向*多4臺(tái)設(shè)備傳輸4 W的電源，離得越近充電越快。發(fā)射器的內(nèi)部還有藍(lán)牙，能檢測(cè)設(shè)備電量，低到一定程度可自動(dòng)充電。這臺(tái)設(shè)備當(dāng)中有一個(gè)藍(lán)牙模組，通過(guò)低耗電藍(lán)牙技術(shù)，定位需要充電的電子設(shè)備，并將其與充電信號(hào)發(fā)射器對(duì)接。與充電設(shè)備相連之后，WattUp便會(huì)以5.7~5.8 GHz的頻率發(fā)射出電源。不過(guò)，WattUp并不會(huì)一直保持電源的輸送。它會(huì)通過(guò)軟件來(lái)監(jiān)控相連設(shè)備的電量，用戶也可以設(shè)置充電的優(yōu)先級(jí)和時(shí)間。比如說(shuō)，可以命令WattUp只在設(shè)備電量低于5%才對(duì)其進(jìn)行充電，或是通過(guò)配套的應(yīng)用程序手動(dòng)控制設(shè)備接受充電。用戶也可以在家中安裝多臺(tái)WattUp，讓充電設(shè)備享受到無(wú)縫漫游，就像是處理Wi-Fi信號(hào)一樣選擇特定設(shè)備來(lái)充電。如果客廳里的電源信號(hào)強(qiáng)度高于廚房，且充電設(shè)備被放在了沙發(fā)上，它便會(huì)自動(dòng)進(jìn)行切換。當(dāng)然，通過(guò)電波傳播電源的效率并不如充電板那么高，只有70%左右。不過(guò)WattUp的確展現(xiàn)出了不小的潛力，并引起了廠商的注意。自2012 年成立以來(lái)，Energous公司已經(jīng)將無(wú)線充電核心的發(fā)射器從咖啡桌大小微縮成能夠置入大型路由器之中。相較于硬件產(chǎn)品生產(chǎn)制造而言，芯片及軟件才是 WattUp的開(kāi)發(fā)公司Energous*為看重的核心。目前，富士康、海爾和Innovation First都已經(jīng)和Energous簽訂了合作協(xié)議。這款充電器將在2015年底上市，預(yù)計(jì)價(jià)格與普通充電器相當(dāng)，但用戶還需要購(gòu)買一個(gè)信號(hào)發(fā)射器才能使用，發(fā)射器定價(jià)約300美元，約合1 858元人民幣。

    2015年初，美國(guó)**和商標(biāo)局發(fā)布了一項(xiàng)三星**申請(qǐng)，內(nèi)容是有關(guān)使用電感線圈研發(fā)的無(wú)線充電器。據(jù)稱，三星正在研發(fā)的這個(gè)無(wú)線充電技術(shù)還會(huì)增加額外功能。其中，*有特色的就是充電器會(huì)嵌入紫外點(diǎn)輻射功能，可以消滅充電設(shè)備表面的微生物**。三星此次申請(qǐng)**號(hào)為FIG.4C，發(fā)布的**中展示了這款無(wú)線充電器的外觀架構(gòu)，工作原理為電感線圈結(jié)構(gòu)部位的電流方向一致，從而產(chǎn)生電場(chǎng)。

    微軟研究院已經(jīng)制定出了一個(gè)名為AutoCharge的一種自動(dòng)定位智能手機(jī)并為其充電的技術(shù)。他們制造的原型充電器可以被安裝在天花板上，有兩個(gè)工作模塊：一個(gè)監(jiān)測(cè)模塊，其采用的是微軟的Kinect攝像頭，可以掃描像智能手機(jī)樣子的物體；另一個(gè)是充電模式，采用了UltraFire CREE XM-L T6來(lái)聚焦LED光線。該AutoCharge系統(tǒng)采用了基于圖像處理來(lái)監(jiān)測(cè)和追蹤桌上的智能手機(jī)的技術(shù)，并自動(dòng)為智能手機(jī)充電。充電器會(huì)不斷地旋轉(zhuǎn)，直到它檢測(cè)到一個(gè)看起來(lái)像智能手機(jī)的物體，之后將使用太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)所產(chǎn)生的光束為智能手機(jī)遠(yuǎn)程充電。AutoCharge通過(guò)藍(lán)牙或手機(jī)上的LED和智能手機(jī)建立連接，這確保了當(dāng)電池充滿電以后可以停止充電，以及確保那些大小和形狀與智能手機(jī)類似的物體不能被充電。該系統(tǒng)在識(shí)別到有物體出現(xiàn)在它和智能手機(jī)之間，對(duì)充電造成干擾時(shí)，還可以在50 ms內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉。研究人員指出，目前的智能手機(jī)無(wú)線充電解決方案表現(xiàn)出了多個(gè)問(wèn)題：首先，無(wú)線充電的電磁輻射比無(wú)線通信要高得多，因此，無(wú)線充電對(duì)人體的**性是一個(gè)大問(wèn)題。其結(jié)果是，無(wú)線充電通常只有在極端情況下才會(huì)使用，例如：在外層空間、用于**目的或在非常小的范圍。現(xiàn)有的智能手機(jī)無(wú)線充電板實(shí)際上基于電磁感應(yīng)，這是無(wú)線充電的方法之一。其次，無(wú)線充電使用的無(wú)線頻率要遠(yuǎn)低于光線的頻率，所以很難發(fā)射出足夠直的無(wú)線電波。如果接收裝置不夠大的話，這將導(dǎo)致能源浪費(fèi)，并且很難保證它的**性。使用諸如X射線這樣的高頻無(wú)線電波可以解決一些問(wèn)題，但X射線同樣是有害的，也可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的**問(wèn)題。此外，在進(jìn)行遠(yuǎn)距離使用時(shí)，無(wú)線充電的電力傳輸效率是很低的。這也是AutoCharge依靠太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的原因，這個(gè)技術(shù)相比現(xiàn)在的無(wú)線充電更加成熟，可以在一條直線上進(jìn)行電力傳輸，并且對(duì)人體而言也更加**。雖然AutoCharge現(xiàn)在仍然是一個(gè)原型產(chǎn)品，但研究人員聲稱現(xiàn)在只需幾秒鐘就能監(jiān)測(cè)到要充電的設(shè)備，而且無(wú)線充電的速度和有線充電一樣快。研究人員由此得出結(jié)論，他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明自動(dòng)為智能手機(jī)充電是可行的。

   美國(guó)加州歐文芯片公司在2014年CES展會(huì)上用一部手機(jī)測(cè)試了三個(gè)不同的無(wú)線充電器。博通公司用BCM59350接收機(jī)芯片創(chuàng)造了一個(gè)照明電路。這個(gè)電路可以兼容PMA(300 kHz)，A4WP(6.78 MHz)和Qi(200 kHz)等無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)支持不同充電功率時(shí)，10 mm×10 mm的芯片比墻壁或USB充電器充電時(shí)間短。博通的這款充電裝置還內(nèi)置了磁鐵用以校正感應(yīng)線圈的正確位置。

    高通公司在2014年本田雅閣電動(dòng)汽車上展示了無(wú)線充電技術(shù)。這款名為Halo的無(wú)線充電系統(tǒng)來(lái)自新西蘭的奧克蘭大學(xué)。這個(gè)系統(tǒng)使用充電箱來(lái)驅(qū)動(dòng)地面上的無(wú)線充電墊。當(dāng)對(duì)準(zhǔn)汽車上的接收端時(shí)，就可以進(jìn)行充電。充電墊上的線圈緊密耦合，其雙“D”正交設(shè)計(jì)可以使能量即使在墊子錯(cuò)位的情況下也能高效率傳遞。高通公司提供3.3、6.6和20 kW的充電墊。一個(gè)3.3 kW的系統(tǒng)需要大約2 h才能充滿。高通已經(jīng)把這種想法應(yīng)用到了方程式E賽車上。這可以讓賽車在維修通道上進(jìn)行無(wú)線充電，或沿著特定的車道在賽道上駕駛。

     麥當(dāng)勞宣布將在全英國(guó)50個(gè)門店增加600個(gè)無(wú)線充電熱點(diǎn)，采用無(wú)線充電聯(lián)盟的Qi標(biāo)準(zhǔn)。具體施工部署和調(diào)試將由Aircharge公司完成。屆時(shí)麥當(dāng)勞消費(fèi)者將可以一邊吃巨無(wú)霸查看Facebook和Instagram，一邊為智能手機(jī)和平板電腦充電。并且，這些Qi標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線充電熱點(diǎn)設(shè)備均采用防水設(shè)計(jì)，顧客無(wú)需擔(dān)心可樂(lè)等飲料的意外潑灑對(duì)他們的智能設(shè)備造成傷害?？梢哉f(shuō)，由無(wú)線充電聯(lián)盟推出的Qi無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)這一次取得了對(duì)電源事項(xiàng)聯(lián)盟推出的PMA無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)的勝利。

寶馬在全新混合動(dòng)力跑車寶馬i8上展示了一種全新的感應(yīng)式充電技術(shù)，免去搭載電纜，使充電過(guò)程更為便捷。感應(yīng)式充電即無(wú)線蓄電池充電應(yīng)用程序。借助磁場(chǎng)進(jìn)行的感應(yīng)式充電系統(tǒng)由一個(gè)主線圈和一個(gè)次級(jí)線圈組成，主線圈嵌入車庫(kù)或街道的地面內(nèi)，次級(jí)線圈集成在寶馬i8的底盤中，車輛停在車位上方即可充電。寶馬宣稱此項(xiàng)技術(shù)將會(huì)為電動(dòng)或插電式混合動(dòng)力汽車的車主提供很大的便利。寶馬曾聯(lián)手奔馳共同致力于開(kāi)發(fā)無(wú)線充電技術(shù)。為保障低排量，嚴(yán)格遵守排放法規(guī)，兩大豪車集團(tuán)承諾進(jìn)一步加大電動(dòng)車推廣。寶馬i8充電只需兩個(gè)小時(shí)，純電力下可行駛37 km。

    瑞典城市南泰利耶市計(jì)劃在2016年，開(kāi)始對(duì)一種全新的無(wú)線充電混合動(dòng)力城市公交系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，當(dāng)裝載特殊設(shè)備的公交車接近車站時(shí)，一種特殊的無(wú)線充電系統(tǒng)會(huì)將能量傳遞給汽車，只需要6~7 min就能夠?yàn)楣卉囃瓿沙潆?。以目?/span>2 000輛公交車的規(guī)模預(yù)計(jì)，一年燃料損耗將減少高達(dá)90%。

    2015年1月，中興通訊與宇通客車股份有限公司宣布簽約，雙方將在新能源汽車無(wú)線充電領(lǐng)域展開(kāi)合作，共同推進(jìn)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。據(jù)悉，此次協(xié)議簽署后，中興通訊和宇通客車將充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，在電動(dòng)汽車無(wú)線充電的關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化推廣等領(lǐng)域深入開(kāi)展全方位合作，共同開(kāi)拓新能源汽車市場(chǎng)。

2 展望

    目前，無(wú)線充電不僅是各種電子設(shè)備，也是新能源汽車產(chǎn)業(yè)的前沿技術(shù)之一。這項(xiàng)****的高科技能夠?qū)铀匐妱?dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)產(chǎn)生**性推動(dòng)作用。今后，電動(dòng)汽車在改造過(guò)的停車位?？亢缶涂梢赃M(jìn)行非接觸充電，無(wú)需人工插拔充電槍，完全不受泥沙和水浸的影響。無(wú)線充電技術(shù)將對(duì)未來(lái)電子設(shè)備的發(fā)展，以及新能源汽車的普及和產(chǎn)業(yè)化起到至關(guān)重要的作用。但是，無(wú)線充電市場(chǎng)的發(fā)展仍然會(huì)遇到一些阻礙，包括無(wú)線充電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、兼容性、政策規(guī)范的不匹配等，這些問(wèn)題還有待相關(guān)各方去解決。