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無線充電技術(shù)各擅勝場 應(yīng)用快速擴(kuò)散
現(xiàn)階段四種主流無線充電技術(shù)
隨著充電功率提升且速度加快，手機(jī)品牌大廠紛紛推出搭載無線充電功能的手機(jī)產(chǎn)品，近來此領(lǐng)域最重磅的消息當(dāng)屬蘋果i8將導(dǎo)入無線充電。隨著此類消息的層出不窮，無線充電市場可望持續(xù)加溫。根據(jù)市調(diào)機(jī)構(gòu)IHS預(yù)估，至2025年，無線充電接收端與發(fā)送端設(shè)備的總出貨量將達(dá)到28億臺，數(shù)量驚人。
回溯無線充電技術(shù)的發(fā)展史，經(jīng)過一番整并后，目前無線充電技術(shù)主要由AirFuel Alliance及無線充電聯(lián)盟(WPC)這兩大陣營主導(dǎo)，采用這兩大陣營新版規(guī)格的無線充電產(chǎn)品皆已商用量產(chǎn)。值得一提的是，由于磁共振(Magnetic Resonance;MR)及磁感應(yīng)(Magnetic Induction;MI)技術(shù)各有擅場，因此兩大陣營皆已推出雙模技術(shù)。
無線充電主要聯(lián)盟發(fā)展
就無線充電技術(shù)的發(fā)展來看，除上述利用磁場傳輸電力的磁感應(yīng)及磁共振技術(shù)外，無線電波式式相對發(fā)展較成熟的技術(shù)，電場耦合式無線充電技術(shù)則因獲得Apple Watch的采用，也躋身為現(xiàn)階段主流無線充電技術(shù)的一員。
值得注意的還有新近崛起，由Dialog與Energous合作推動的無線電充電技術(shù)WattUp。以下就讓我們來進(jìn)一步了解這些無線充電技術(shù)。
利用磁場傳電 磁感應(yīng)&磁共振雙?；?/strong>
首先，磁感應(yīng)技術(shù)可說是較早獲得采用的無線充電技術(shù)。此技術(shù)以磁感應(yīng)進(jìn)行無線方式傳輸電能，主要是通過兩個線圈之間產(chǎn)生的電感耦合進(jìn)行。發(fā)送線圈內(nèi)的交流電形成震蕩磁場，處于該磁場感應(yīng)范圍內(nèi)的接收線圈發(fā)生電磁感應(yīng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流。
然而，由于自感、補(bǔ)償架構(gòu)的不同，以及不同線圈搭配產(chǎn)生的不同互感，任何充電線圈之間都不大可能擁有相同的屬性，因此兩塊不同廠家的充電線圈(charging pad)設(shè)備之間要需要有良好適配。整體來說，磁感應(yīng)無線充電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是成本低，缺點(diǎn)則是受電端和送電端的線圈位置需對準(zhǔn)。
同樣利用磁場傳輸電力，利用磁共振方式進(jìn)行無線充電，就不會發(fā)生線圈匹配問題。磁共振無線充電是利用諧振器件，例如電感和電容等，使發(fā)射端和接收端達(dá)到特定頻率，進(jìn)而產(chǎn)生磁場共振并傳輸能量。優(yōu)點(diǎn)是傳送效率高，方便一對多同時充電，但缺點(diǎn)是磁共振技術(shù)的電路非常復(fù)雜、成本高昂、頻率調(diào)校不易、共振不易維持，且傳輸效率很容易受到共振頻率的影響。
電波式及電場耦合 追求位置自由度
至于無線電波式充電技術(shù)，這是相對而言發(fā)展較為成熟的技術(shù)，主要是由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負(fù)載做出調(diào)整的同時保持穩(wěn)定的直流電壓。
接下來談到日本村田制作所力推的電場耦合無線充電技術(shù)。在CEATEC Japan 2010電子綜合性大展中，村田制作所展示的自行車機(jī)器人Type ECO，就是搭載此無線充電技術(shù)。
所謂的電場耦合無線充電技術(shù)，是利用按垂直方向排列而成的2個非對稱偶極子，這組偶極子各由供電部分和接收部分的活性碳電極和接地電極組成，通過這2個非對稱偶極子的電場耦合而產(chǎn)生的感應(yīng)電場來供電。利用這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)位置自由度高且傳輸效率高的電場耦合式無線供電。
此外，值得一提的是，此技術(shù)對于電極形狀、材質(zhì)的限制較少，且電極可以薄型化。這是因?yàn)殡妶龅慕Y(jié)合部分沒有電流經(jīng)過，因此未必需采用銅、銀等優(yōu)良導(dǎo)體，依據(jù)形狀使用ITO透明電極或是網(wǎng)狀電極都是可能的。再者，此技術(shù)的電場結(jié)合部分發(fā)熱極少。這是因?yàn)殡妶龅慕Y(jié)合部分是交流電壓帶電平面狀導(dǎo)體，通過電流極為微小，導(dǎo)體本身不會過熱。
射頻式無線充電 擺脫線圈需求
除上述主要無線充電技術(shù)外，近來Dialog和Energous共組策略伙伴關(guān)系力推的WattUp射頻式無線充電技術(shù)，也頗受業(yè)界注意。此技術(shù)與現(xiàn)行基于線圈的感應(yīng)或共振式無線充電的最大不同，在于其采用射頻無線電技術(shù)，透過接收發(fā)射端的無線電波，再將其轉(zhuǎn)換為電源，因此可免除線圈設(shè)計，再加上天線設(shè)計的彈性與體積小優(yōu)點(diǎn)，能為助聽器、IoT傳感器這類小型裝置提供無線充電功能，而且放置自由度極高，任何角度都能進(jìn)行充電。
Energous將WattUp技術(shù)分為近場(near field)、中場(mid field)、以及遠(yuǎn)場(far field)這三種版本，其充電距離分別為接觸式(5mm)、90公分、450公分。此外，依據(jù)距離的遠(yuǎn)近，可提供不同的功率規(guī)格，分別為數(shù)瓦、數(shù)百mW、以及數(shù)十mW等。
此技術(shù)先前受到質(zhì)疑的安全及干擾問題等，在Energous于2016年宣布已通過美國FCC(聯(lián)邦通信委員會)核準(zhǔn)后，似乎已一定程度減少外界的疑慮。
除上述知名度較高的無線充電技術(shù)外，其實(shí)還有許多技術(shù)研發(fā)正在進(jìn)行中，這些技術(shù)包括Wi-Fi無線充電、超聲波無線充電、利用聚焦光線充電，以及利用紅外光的充電系統(tǒng)等。無線充電技術(shù)百花齊放，各自在成本、擴(kuò)充性、功率、效率、尺寸、距離等方面皆有強(qiáng)弱表現(xiàn)，可以預(yù)見未來市場應(yīng)是多種無線充電技術(shù)共存的局面。
