無線充電技術各擅勝場 應用快速擴散

 隨著充電功率提升且速度加快，手機品牌大廠紛紛推出搭載無線充電功能的手機產(chǎn)品，近來此領域最重磅的消息當屬蘋果i8將導入無線充電。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)機構IHS預估，至2025年，無線充電接收端與發(fā)送端設備的總出貨量將達到28億臺，數(shù)量驚人。

現(xiàn)階段四種主流無線充電技術

回溯無線充電技術的發(fā)展史，經(jīng)過一番整并后，目前無線充電技術主要由AirFuel Alliance及無線充電聯(lián)盟(WPC)這兩大陣營主導，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(Magnetic Induction;MI)技術各有擅場，因此兩大陣營皆已推出雙模技術。

無線充電主要聯(lián)盟發(fā)展

就無線充電技術的發(fā)展來看，除上述利用磁場傳輸電力的磁感應及磁共振技術外，無線電波式式相對發(fā)展較成熟的技術，電場耦合式無線充電技術則因獲得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WattUp。以下就讓我們來進一步了解這些無線充電技術。

利用磁場傳電 磁感應&磁共振雙?；?/p>

首先，磁感應技術可說是較早獲得采用的無線充電技術。此技術以磁感應進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，處于該磁場感應范圍內(nèi)的接收線圈發(fā)生電磁感應，產(chǎn)生感應電流。

然而，由于自感、補償架構的不同，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)設備之間要需要有良好適配。整體來說，磁感應無線充電技術的優(yōu)點是成本低，缺點則是受電端和送電端的線圈位置需對準。

同樣利用磁場傳輸電力，利用磁共振方式進行無線充電，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)射端和接收端達到特定頻率，進而產(chǎn)生磁場共振并傳輸能量。優(yōu)點是傳送效率高，方便一對多同時充電，但缺點是磁共振技術的電路非常復雜、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，這是相對而言發(fā)展較為成熟的技術，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。在CEATEC Japan 2010電子綜合性大展中，村田制作所展示的自行車機器人Type ECO，就是搭載此無線充電技術。

所謂的電場耦合無線充電技術，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)生的感應電場來供電。利用這種結構可以實現(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，此技術對于電極形狀、材質的限制較少，且電極可以薄型化。這是因為電場的結合部分沒有電流經(jīng)過，因此未必需采用銅、銀等優(yōu)良導體，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，此技術的電場結合部分發(fā)熱極少。這是因為電場的結合部分是交流電壓帶電平面狀導體，通過電流極為微小，導體本身不會過熱。

射頻式無線充電 擺脫線圈需求

除上述主要無線充電技術外，近來Dialog和Energous共組策略伙伴關系力推的WattUp射頻式無線充電技術，也頗受業(yè)界注意。此技術與現(xiàn)行基于線圈的感應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，透過接收發(fā)射端的無線電波，再將其轉換為電源，因此可免除線圈設計，再加上天線設計的彈性與體積小優(yōu)點，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，任何角度都能進行充電。

Energous將WattUp技術分為近場(near field)、中場(mid field)、以及遠場(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。

此技術先前受到質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外，其實還有許多技術研發(fā)正在進行中，這些技術包括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。無線充電技術百花齊放，各自在成本、擴充性、功率、效率、尺寸、距離等方面皆有強弱表現(xiàn)，可以預見未來市場應是多種無線充電技術共存的局面。