無(wú)線充電

　　概述

　　其實(shí)早在1890年，物理學(xué)家兼電氣工程師尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）就已經(jīng)做了無(wú)線輸電試驗(yàn)。他提出并實(shí)現(xiàn)了交流發(fā)電。磁感應(yīng)強(qiáng)度的國(guó)際單位制也是以他的名字命名的。特斯拉構(gòu)想的無(wú)線輸電方法，是把地球作為內(nèi)導(dǎo)體、地球電離層作為外導(dǎo)體，通過(guò)放大發(fā)射機(jī)以徑向電磁波振蕩模式，在地球與電離層之間建立起大約8Hz的低頻共振，再利用環(huán)繞地球的表面電磁波來(lái)傳輸能量。但因財(cái)力不足，特斯拉的大膽構(gòu)想并沒(méi)有得到實(shí)現(xiàn)。后人雖然從理論上完全證實(shí)了這種方案的可行性，但世界還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大同，想要在世界范圍內(nèi)進(jìn)行能量廣播和免費(fèi)獲取也是不可能的。因此，一個(gè)偉大的科學(xué)設(shè)想就這樣胎死腹中。

　　特斯拉進(jìn)行無(wú)線電力傳輸實(shí)驗(yàn)

　　事實(shí)上，從低頻波到宇宙射線，我們周圍到處存在著電磁波，它們都攜帶著或多或少的能量。在不少物理學(xué)家看來(lái)，人們要做的或許僅僅是找到合適的辦法接收和利用這些能量。特斯拉的想法雖然難成現(xiàn)實(shí)，但無(wú)線電能傳輸對(duì)于新能源的開發(fā)和利用、解決未來(lái)能源短缺問(wèn)題有著重要的意義，因此，許多國(guó)家都沒(méi)有放棄這方面的研究。1968年，美國(guó)工程師彼得·格拉澤（Peter Glaser）提出了空間太陽(yáng)能發(fā)電（Space Solar Power，SSP）的概念，其構(gòu)想是在地球外層空間建立太陽(yáng)能發(fā)電基地，通過(guò)微波將電能傳輸回地球，并通過(guò)整流天線把微波轉(zhuǎn)換成電能。1979年，美國(guó)航空航天局NASA和美國(guó)能源部聯(lián)合提出太陽(yáng)能計(jì)劃—建立“SPS太陽(yáng)能衛(wèi)星基準(zhǔn)系統(tǒng)”。歐盟則在非洲的留尼汪島建造了一座10萬(wàn)千瓦的實(shí)驗(yàn)型微波輸電裝置，已于2003年向當(dāng)?shù)卮迩f送電。野心勃勃的日本擬于2020年建造試驗(yàn)型太空太陽(yáng)能發(fā)電站SPS2000，2050年進(jìn)入規(guī)模運(yùn)行。

　　無(wú)線充電示意圖我們都知道，無(wú)線能源似乎是一個(gè)聽(tīng)起來(lái)很棒的新奇概念，但是我們很難想象會(huì)很快將它實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

　　據(jù)engadget報(bào)道，美國(guó)賓州的一家公司，目前靠著這個(gè) Powercast 技術(shù)，已經(jīng)和超過(guò)百家的主要電子產(chǎn)品公司，簽下內(nèi)容尚未公開的合作案，包括一些耗電量 “相對(duì)較低” 的電子產(chǎn)品，諸如手機(jī)、MP3 隨身聽(tīng)，還有汽車零件、溫度感應(yīng)器、助聽(tīng)器，甚至是醫(yī)療儀器等的制造業(yè)者。

　　基本上整個(gè)系統(tǒng)包含了兩件東西，一個(gè)是插在插座上的發(fā)信器，另一個(gè)電子產(chǎn)品上，跟硬幣大小差不多的接收器（技術(shù)核心），只要在一定的范圍內(nèi)（目前是在 90 厘米的距離內(nèi)），電源能夠瞬間自發(fā)信器傳到對(duì)應(yīng)的接受器。

　　該項(xiàng)技術(shù)之所以會(huì)得到這么多家廠商的青睞，原因是在他獨(dú)特的無(wú)線電波接收裝置，能夠根據(jù)不同的負(fù)載、電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)作調(diào)整，同時(shí)還能維持穩(wěn)定的直流電壓，這也表示在空中亂噴的電磁波功率，能夠被減到最低。（據(jù)說(shuō)這種設(shè)備已經(jīng)獲得了 FCC 的認(rèn)可）

　　最神奇的是，這接收器的制造成本，竟然只要 5 塊錢美金；目前預(yù)計(jì)將在 2008 年底，也許會(huì)更快，就會(huì)出現(xiàn)在部份的電子產(chǎn)品上頭了。另外各位常常在外奔波的筆電使用者，也不用心急，等到各位的筆電/UMPC 耗電量降到了個(gè)位數(shù)（目前的極限），你將來(lái)在外頭上網(wǎng)，應(yīng)該是不需要帶充電器了，不過(guò)以后網(wǎng)絡(luò)費(fèi)可能要跟電費(fèi)綁在一起了。

　　2010年9月1日，全球首個(gè)推動(dòng)無(wú)線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織——無(wú)線充電聯(lián)盟在北京宣布將Qi無(wú)線充電國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)率先引入中國(guó)。信息產(chǎn)業(yè)部通信電磁兼容質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心也加入該組織。

　　無(wú)線充電聯(lián)盟副主席、來(lái)自美國(guó)安利的子公司富爾頓創(chuàng)新公司董事布雷特·劉易斯介紹，聯(lián)盟成員近60家，包括勁量、LG電子、諾基亞等。安利凈水器10年前就開始采用富爾頓的無(wú)線充電技術(shù)。

　　無(wú)線充電技術(shù)采用統(tǒng)一的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)幾年，手提電話、PMP/MP3播放器、數(shù)字照相機(jī)、手提電腦等產(chǎn)品都可以使用全新的低能耗、高兼容的相同的無(wú)線充電器。這個(gè)充電器類似一個(gè)托盤直接插到電源上，獲得聯(lián)盟認(rèn)證的帶有“Qi”標(biāo)識(shí)各企業(yè)的不同品牌的手機(jī)直接放在上面就可完成充電。

　　無(wú)線充電原理

　　無(wú)線充電器的工作原理利用的是法拉第電磁感應(yīng)，當(dāng)電流通過(guò)線圈之后，便會(huì)產(chǎn)生出磁場(chǎng)；而產(chǎn)生的磁場(chǎng)又會(huì)形成電壓，有了電壓之后便會(huì)產(chǎn)生電流，有了電流便可以充電。無(wú)線充電器便是這樣擺脫電線的束縛的。

　　目前最為常見(jiàn)的無(wú)線充電解決方案主要是：

　　電磁感應(yīng)，通過(guò)初級(jí)和次級(jí)線圈感應(yīng)產(chǎn)生電流，從而將能量從傳輸段轉(zhuǎn)移到接收端，該解決方案提供商包括英國(guó)Splashpower、美國(guó)WildCharge和Fulton Innovation等公司。

　　無(wú)線電波是另一個(gè)發(fā)展較為成熟的技術(shù)，其基本原理類似于早期使用的礦石收音機(jī)。有公司研發(fā)的微型高效接收電路，可以捕捉到從墻壁彈回的無(wú)線電波能量，在隨負(fù)載作出調(diào)整的同時(shí)保持穩(wěn)定的直流電壓。只需一個(gè)安裝在墻身插頭的發(fā)送器，以及可以安裝在任何低電壓產(chǎn)品的“蚊型”接收器，就可將無(wú)線電波轉(zhuǎn)化成直流電在約1米范圍內(nèi)為不同電子裝置的電池充電。

　　另一種尚在研究中的技術(shù)是電磁共振。

　　原理——由能量發(fā)送裝置，和能量接收裝置組成，當(dāng)兩個(gè)裝置調(diào)整到相同頻率，或者說(shuō)在一個(gè)特定的頻率上共振，它們就可以交換彼此的能量。

　　磁共振方式由美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）物理學(xué)家馬林·索爾賈?？耍∕arin Soljacic）于2007年進(jìn)行了驗(yàn)證，自此受到了廣泛關(guān)注。

　　磁共振方式的原理與聲音的共振原理相同。排列好振動(dòng)頻率相同的音叉，一個(gè)發(fā)聲的話，其他的也會(huì)共振發(fā)聲。同樣，排列在磁場(chǎng)中的相同振動(dòng)頻率的線圈，也可從一個(gè)向另一個(gè)供電。

　　利用共振還可延長(zhǎng)傳輸距離。電磁感應(yīng)方式的供電距離最大為數(shù)mm～10cm左右，而磁共振方式如果線圈夠大，可向數(shù)m遠(yuǎn)以外供電。

　　還有一種是激光束傳輸，但難點(diǎn)在于激光束需要固定通道。

　　無(wú)線充電的發(fā)展

　　一、無(wú)線充電的發(fā)展歷史

　　1. 19世紀(jì)30年代，邁克爾•法拉第就發(fā)現(xiàn)，周圍磁場(chǎng)的變化將在電線中產(chǎn)生電流。

　　2. 19世紀(jì)90年代，愛(ài)迪生光譜輻射能研究項(xiàng)目的一名助手尼古拉•特斯拉就曾提出無(wú)線電力傳輸?shù)臉?gòu)想。

　　3.香港城市大學(xué)電子工程學(xué)系許樹源教授在早幾年曾成功研制出“無(wú)線電池充電平臺(tái)”，需要產(chǎn)品與充電器接觸，它主要利用的是近場(chǎng)電磁耦合原理。

　　4.2007年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的馬林·索爾賈?？耍∕arin Soljacic）等人在無(wú)線傳輸電力方面取得了新進(jìn)展，他們用兩米外的一個(gè)電源，“隔地”點(diǎn)亮了一盞60瓦的燈泡。

　　5.最近，有幾家公司已經(jīng)生產(chǎn)出無(wú)線充電的手機(jī)、mp3、便攜式電腦。

　　二、無(wú)線充電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀：

　　無(wú)線充電技術(shù)是近幾年才開始發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新興行業(yè)，未來(lái)有著廣闊的發(fā)展空間。無(wú)線充電聯(lián)盟（Wireless Power Consortium）成立于2008年12月17日，其使命是為了創(chuàng)造和促進(jìn)市場(chǎng)廣泛采用與所有可再充電電子設(shè)備兼容的國(guó)際無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)Qi。以安全性，能源及充電效率為出發(fā)點(diǎn)，無(wú)線充電聯(lián)盟宣布將近距離電磁感應(yīng)技術(shù)作為低功耗便攜式電子設(shè)備充電的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

　　1.2010年9月1日，全球首個(gè)推動(dòng)無(wú)線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織——無(wú)線充電聯(lián)盟在北京宣布將Qi無(wú)線充電國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)率先引入中國(guó)。信息產(chǎn)業(yè)部通信電磁兼容質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心也加入該組織

　　2.無(wú)線充電技術(shù)采用統(tǒng)一的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)幾年，手提電話、PMP/MP3播放器、數(shù)字照相機(jī)、手提電腦等產(chǎn)品都可以使用全新的低能耗、高兼容的相同的無(wú)線充電器。

　　3.這個(gè)充電器類似一個(gè)托盤直接插到電源上，獲得聯(lián)盟認(rèn)證的帶有“Qi”標(biāo)識(shí)的不同品牌的手機(jī)直接放在上面就可完成充電

　　5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線充電

　　方便自不必說(shuō)，除此之外，無(wú)線充電還更安全，沒(méi)有了外露的連接器，漏電、跑電等安全隱患都徹底避免了。有人擔(dān)心輻射的問(wèn)題，這一技術(shù)最先在凈水器中運(yùn)用，至今已經(jīng)有8年時(shí)間了，安全性已經(jīng)得到了36個(gè)國(guó)家的驗(yàn)證，肯定不會(huì)對(duì)人體和環(huán)境帶來(lái)危害據(jù)介紹，無(wú)線充電大致上是通過(guò)磁場(chǎng)輸送能量，而人類以及人類身邊的絕大多數(shù)物件都是非磁性的。 無(wú)線充電還有一個(gè)好處是省電，無(wú)線充電設(shè)備的效能接收在70%左右，和有線充電設(shè)備相等，但是它具備電滿自動(dòng)關(guān)閉功能，避免了不必要的能耗。而且，這個(gè)效能接收率在不斷提高，很快將能達(dá)到98%。

　　無(wú)線充電設(shè)備比普通充電器“聰明”很多，對(duì)于不同的電子產(chǎn)品，電源接口能自動(dòng)對(duì)應(yīng)，需要充電時(shí)，發(fā)射器和接收芯片會(huì)同時(shí)自動(dòng)開始工作，充滿電時(shí)，兩方就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。它還能自動(dòng)識(shí)別不同的設(shè)備和能量需求，進(jìn)行‘個(gè)性化工作’，這就是智能。

　　現(xiàn)在，為了消費(fèi)者的安全以及他們的便利性考慮，相關(guān)科研人員先提供了近磁場(chǎng)無(wú)線充電技術(shù)（即需放在發(fā)射器旁邊），同時(shí)，他們也在研究遠(yuǎn)距離無(wú)線充電，這是一個(gè)新興市場(chǎng)。實(shí)際上現(xiàn)在的技術(shù)就可以達(dá)到3英尺～4英尺的范圍內(nèi)進(jìn)行有效的電量傳輸，但這還需要經(jīng)過(guò)相關(guān)組織的驗(yàn)證。5到10年，甚至更快，遠(yuǎn)距離無(wú)線充電就會(huì)進(jìn)入每一個(gè)人的生活中。

　　未來(lái)，不僅是小功率電器，常見(jiàn)的家用電器設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、電動(dòng)工具、辦公室電器、廚房電器等都可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線充電了。其實(shí)準(zhǔn)確的說(shuō)，應(yīng)該叫“無(wú)線供電”，也就是一邊傳輸一邊使用電能，不需要任何類似于電池的電量存儲(chǔ)設(shè)備，更不需要提前充電了。

　　到那時(shí)，電線、插線板、電池都可以消失了，你甚至感受不到電的存在，它就像空氣一樣，讓你覺(jué)得手到擒來(lái)。

　　先驅(qū)

　　Palm︱美國(guó)

　　Palm公司是美國(guó)老牌智能手機(jī)廠商，它最早將無(wú)線充電應(yīng)用在手機(jī)上。它推出的充電設(shè)備“觸摸石”，就可以利用電磁感應(yīng)原理無(wú)線為手機(jī)充電。

　　海爾︱中國(guó)

　　海爾推出的概念性“無(wú)尾電視”，不需要電源線、信號(hào)線和網(wǎng)線。海爾稱該產(chǎn)品采用了與麻省理工學(xué)院合作的無(wú)線電力傳輸技術(shù)。

　　Powermat︱美國(guó)

　　目前 Powermat 推出的充電板有桌面式和便攜式等多種，主要由底座和無(wú)線接收器組成，售價(jià)在100美元左右。

　　勁量︱美國(guó)

　　勁量（Energizer）是美國(guó)知名的電池和手電筒品牌。該公司預(yù)計(jì)將于10月正式推出一款無(wú)線充電器，售價(jià)在89美元左右。

　　微軟︱美國(guó)

　　由微軟亞洲研究院研發(fā)的一款無(wú)線充電板裝置名為uPad，已在2008年底造出樣機(jī)。

　　富士通︱日本

　　富士通的系統(tǒng)與美國(guó)Witricity公司研發(fā)的技術(shù)類似，后者同樣利用磁共振傳輸電量，傳輸距離可達(dá)到幾米遠(yuǎn)。這項(xiàng)技術(shù)將促使日本政府在2012年之前在公共場(chǎng)所設(shè)置無(wú)線充電網(wǎng)點(diǎn)。

　　惠州市明天科技有限公司| 中國(guó)

　　2004年8月 惠州市明天科技有限公司成立

　　2005年10月確立無(wú)線供電作為公司主研項(xiàng)目

　　2006年10月 首款無(wú)線供電模塊VOX06MP01試制成功

　　2007年4月 VOX12MP05和VOX24MP20無(wú)線供電芯片試制成功

　　2007年10月 大功率無(wú)線供電芯片VOX330MP05試制成功

　　2008年3月 無(wú)線供電芯片正式量產(chǎn)

　　2008年12月 成功解決無(wú)線供電接收電路的限壓接收功能

　　2009年6月 全面解決手機(jī)電池的無(wú)線供電（充電）方案

　　2010年6月全面解決大功率無(wú)線供電（充電）方案

　　遠(yuǎn)景

　　應(yīng)用所有你可以想象得到和想象不到的領(lǐng)域。

　　首先是，低功率低能耗的電子通訊產(chǎn)品，辦公產(chǎn)品，如：手機(jī)、掌上電腦等利用；

　　其次是，家具產(chǎn)品和低能耗的家電利用；

　　再其次是，交通工具，如電動(dòng)車、動(dòng)車組等全部

　　再再其次是，空間站，衛(wèi)星、軍艦和航母等通過(guò)把云層的電離層能量收集并無(wú)線傳輸給需要能量的場(chǎng)所實(shí)現(xiàn)完全環(huán)保節(jié)能的新一代國(guó)際軍事領(lǐng)域。