無線充電的技術(shù)原理和發(fā)展現(xiàn)狀

2009年，首款無線充電手機上市；2011年，脫離5V1A有線慢速充電的手機也開始出現(xiàn)。

隨后，每一年都會有新技術(shù)試圖沖擊手機充電體驗的新高度。

2021年1月29日，充電再次成為了熱議話題。因為小米和摩托羅拉在同一天公布了“隔空充電”。

它們都能讓手機在距充電器1米或更遠的距離下實現(xiàn)“真”無線充電。

不過，雙方并沒有透露隔空充電器的量產(chǎn)時間，吊足了大家的胃口?！霸谀睦锬苜I到呢”成為了最大的疑問之一。要想知道答案，咱們還是得從無線充電的技術(shù)原理和發(fā)展現(xiàn)狀入手。

01 無線充電：使用方式分為三大類，原理分為兩大類

雖然“隔空充電”聽起來非?！昂?a href="http://wenjunhu.com/v/" target="_blank">科技”，但它其實就是無線充電的一種。從使用方式來看，無線充電有三個大類：電磁感應無線充電、電磁諧振無線充電和射頻（RF）無線充電。

按實現(xiàn)原理區(qū)分，無線充電有兩大類，原理相同的電磁感應和電磁諧振無線充電被統(tǒng)稱為“電磁耦合無線充電”，原理獨立的射頻無線充電單獨為一類。

電磁耦合無線充電工作示意目前市面上支持無線充電的手機、耳機用的基本都是電磁感應無線充電。

這些設(shè)備會通過磁場的無線磁路代替有線電線，實現(xiàn)電力的傳輸。充電時，充電器和被充電設(shè)備都得有線圈，而且兩者的線圈必須對齊，并在極近的距離下（觸碰）才能正常工作。

正在通過電磁感應無線充電充電的手機電磁諧振無線充電也需要線圈，不過該技術(shù)的工作距離更遠（最遠25厘米左右）。電磁諧振無線充電比較受大型設(shè)備歡迎，比如汽車和工業(yè)機器人。

電磁諧振無線充電射頻無線充電直接通過充電器內(nèi)置的天線發(fā)射無線信號，被充電設(shè)備的天線接收無線信號后，會把無線信號轉(zhuǎn)換成電力，實現(xiàn)充電。射頻無線充電的工作距離最遠，可以達到數(shù)米。

摩托羅拉的隔空充電演示射頻傳輸本身不是什么新東西，藍牙、Wi-Fi和對講機之類的無線產(chǎn)品都是基于射頻工作。射頻無線充電只不過會把無線信號轉(zhuǎn)換為電力罷了，真正的難點在于提高轉(zhuǎn)換效率。

電磁諧振取代電磁感應？

電磁感應無線充電已經(jīng)相當普及，大部分高端手機都支持這種無線充電方式，50W級別的快速無線充電已經(jīng)在4000元的手機中出現(xiàn)。能夠作為充電器給其它設(shè)備進行低功率無線充電的手機也不再是稀罕事物。

不過，需要對齊線圈、距離太近、同時充電設(shè)備數(shù)量少這三大短板限制了電磁感應無線充電的發(fā)展。蘋果曾經(jīng)嘗試通過內(nèi)部布滿多個線圈的AirPower解決這一問題，但由于無法控制發(fā)熱而放棄了該產(chǎn)品。

被放棄的AirPower其實從技術(shù)特性上來講，電磁諧振無線充電更有機會解決充電位置和同時充電設(shè)備數(shù)的問題，因為該技術(shù)對位置和距離要求更低。

有公司就做出過“充電筐”，筐里的多個設(shè)備都能在沒有接觸充電器的情況下被同時充電。雖然充電距離不如“隔空充電”，但電磁諧振無線充電的便利性還是比電磁感應無線充電強。

給多設(shè)備充電的“充電筐”再把視線轉(zhuǎn)移到電動汽車領(lǐng)域，電磁諧振無線充電已經(jīng)能夠滿足電動汽車的日常使用。

WiTricity公司的電磁諧振充電底座能夠在10到25厘米的距離內(nèi)實現(xiàn)90%到93%的端到端充電效率，充電功率達到11kW以上。目前有線充電樁功率小的有7kW，大的有200多kW。作為無線充電方式，11kW功率還是可以的。

另外，電磁諧振無線充電底座可以穿過瀝青、水泥、冰和雪實現(xiàn)充電。也就是說，停車場不會有妨礙駕駛、凸出于地面的充電底座。甚至有廠商正在嘗試在路面下或半空中鋪設(shè)無線充電板（類似有軌電車），實現(xiàn)邊走邊充。

Witricity充電板全球范圍內(nèi)，采用電磁諧振無線充電的市售車型有兩款，分別來自寶馬和邁凱輪。國內(nèi)也已經(jīng)在2020年5月發(fā)布了基于WiTricity公司電磁諧振技術(shù)的《電動汽車無線充電國家標準》。

不論是在電子產(chǎn)品還是電動汽車領(lǐng)域，相對于電磁感應無線充電，電磁諧振無線充電都更能解決當下消費者的痛點。

隔空充電產(chǎn)品已市售快2年了

射頻無線充電的應用非常少見，但涉水這項技術(shù)的公司不少。

不僅僅是小米和摩托羅拉，Ossia、Energous和humavox等公司也展示過可以工作的射頻無線充電產(chǎn)品。

比如，Ossia在2017年展示的Ossia Cota系統(tǒng)可以給9米范圍內(nèi)、最多32臺設(shè)備同時充電，而且還通過了美國FCC認證。

Ossia CotaEnergous公司涉及的領(lǐng)域更多，該公司正在嘗試把射頻無線充電推入家庭、汽車、辦公、醫(yī)療和軍事領(lǐng)域。

旗下的WattUp無線充電系統(tǒng)最高支持4.5米的充電距離。2019年8月份，采用WattUp無線充電技術(shù)的助聽器就已上市。

加速向隔空充電過渡

從原理上來講，手機無線充電采用的電磁感應式技術(shù)相對“落后”。但之所以被廠商廣泛使用，還是因為門檻低。

然而這種低門檻犧牲的是用戶體驗，這也是為什么在科技愛好者之外，手機無線充電并沒有很高的普及度，大部分用戶絲毫不介意使用有線充電。

成熟的、低成本的電磁諧振和射頻無線充電器出現(xiàn)后，無線充電才能真正實現(xiàn)大家想象中的那種遠高于插線充電的便利性。

不過，從業(yè)界這些專注“隔空充電”技術(shù)公司的產(chǎn)品，和小米、摩托羅拉對新技術(shù)的自信來看，隔空充電可能已經(jīng)不再需要長時間的過渡。

如果事實真是如此，那么在消費電子領(lǐng)域（電動汽車前景依舊很好），電磁諧振無線充電應該是沒機會取代電磁感應無線充電了，因為大家很可能會從現(xiàn)有的電磁感應無線充電直接過渡到隔空充電。
責任編輯：YYX