無(wú)線(xiàn)充電：在哪里和怎么充電？

　　摘要：本文將重點(diǎn)討論已提出的不同無(wú)線(xiàn)充電協(xié)議，它們的優(yōu)勢以及無(wú)線(xiàn)充電在哪兒獲得了最佳市場(chǎng)關(guān)注。

　　無(wú)線(xiàn)充電使消費者不用電線(xiàn)就能為其便攜式設備充電。電信運營(yíng)商和手機制造商都在采用這種技術(shù)。在汽車(chē)中，無(wú)線(xiàn)充電可能是無(wú)線(xiàn)技術(shù)的最后一部分，最終能將重要的智能手機應用集成到汽車(chē)中。但一些企業(yè)爭相建立標準，包括高通、三星、英特爾、Powermat、諾基亞，Docomo以及其他許多公司。 本文將重點(diǎn)討論已提出的不同無(wú)線(xiàn)充電協(xié)議，它們的優(yōu)勢以及無(wú)線(xiàn)充電在哪兒獲得了最佳市場(chǎng)關(guān)注。

　　無(wú)線(xiàn)充電并不是一個(gè)新的概念，也不是一項新技術(shù)，但最近推出的帶無(wú)線(xiàn)充電功能的新智能手機越來(lái)越以此為賣(mài)點(diǎn)，如新的諾基亞Lumia 920或LG Nexus 4。Palm早在4年前就已發(fā)售內置無(wú)線(xiàn)充電功能的Pre手機;但自那以后，Palm便從這個(gè)市場(chǎng)中消失了。Powermat多年來(lái)一直在美國向黑莓或iPhone發(fā)售無(wú)線(xiàn)充電配件系統。 我們許多人家里有無(wú)線(xiàn)充電的電子牙刷。那么什么使無(wú)線(xiàn)充電更頻繁地出現在新標題中?無(wú)線(xiàn)充電標準已經(jīng)出現;實(shí)際上出現了幾個(gè)標準，我們將在后面看到。

　　隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)充電標準的出現，市場(chǎng)分析師預測該市場(chǎng)將快速增長(cháng)。ABI、IHS iSuppli以及InStat的分析師們在各自的2010年報告中都預測，該市場(chǎng)將于2012年啟動(dòng)，2014年的發(fā)貨量將迅速達到數億件。最近的報告，如IHS IMS Research 公司最近公布的一份報告，認為 2015 年帶無(wú)線(xiàn)電源的設備發(fā)貨量將超過(guò)1億件，2016年市場(chǎng)價(jià)值將高達50億美元^[1]?，F在看來(lái)，分析師在 2010 年過(guò)于樂(lè )觀(guān)，低估了標準開(kāi)發(fā)、認證流程就緒以及市場(chǎng)接受所需要的時(shí)間。 但有一點(diǎn)沒(méi)有改變，那就是智能手機、平板電腦和其他消費電子設備大量采用無(wú)線(xiàn)充電的長(cháng)期愿景。市場(chǎng)分析師已經(jīng)把他們的“hockey-stick(曲棍球棒)”式的市場(chǎng)增長(cháng)率預測改為三年左右，但并沒(méi)有改變其長(cháng)期樂(lè )觀(guān)的觀(guān)點(diǎn)。

　　2012 年 9 月，Wireless Power Consortium(無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟，WPC)宣布，按照Qi WPC標準集成了無(wú)線(xiàn)充電功能的智能手機已發(fā)貨850萬(wàn)臺。在手機內部集成了無(wú)線(xiàn)充電電路后，無(wú)線(xiàn)充電的采用率將大幅增加。不必像以前一樣添加一個(gè)特殊的套殼或后門(mén)，現在無(wú)線(xiàn)充電電路可作為一個(gè)內置功能集成到手機中。諾基亞Lumia 920或LG Nexus 4等新手機就是這種新發(fā)展趨勢的很好示例。 對于消費者來(lái)說(shuō)，這種集成顯著(zhù)降低了此功能的成本，并且不會(huì )增加任何與售后市場(chǎng)的后門(mén)或套殼相關(guān)的厚度。手機制造商也將與這些手機一起配套供應簡(jiǎn)單、低成本的無(wú)線(xiàn)充電墊，提供開(kāi)包即用的簡(jiǎn)易體驗。智能手機將推動(dòng)這項技術(shù)的增長(cháng)，而且是無(wú)線(xiàn)充電組件數量最大的市場(chǎng)。

　　智能手機大規模采用無(wú)線(xiàn)充電也將帶動(dòng)大量的配套產(chǎn)品，如 JBL 或TDK產(chǎn)品等無(wú)線(xiàn)音頻揚聲器^[3]。這些無(wú)線(xiàn)充電揚聲器集成了三種互補的無(wú)線(xiàn)技術(shù)：藍牙(從手機接收音頻文件)，NFC(藍牙自動(dòng)配對)和無(wú)線(xiàn)充電(保持手機充電)。 這種整合提供了全新的用戶(hù)體驗：音頻自動(dòng)從手機傳輸到揚聲器，無(wú)需硬件連接，無(wú)需配對機制，只需把手機放在揚聲器頂部便可。其他配件包括，已經(jīng)推出的無(wú)線(xiàn)充電藍牙耳機;PC無(wú)線(xiàn)充電鼠標;或內置了無(wú)線(xiàn)充電站的床頭鬧鐘。內置了無(wú)線(xiàn)充電功能的移動(dòng)設備和消費電子產(chǎn)品劇增，將推動(dòng)建立公共和私人充電站的基礎設施。我們開(kāi)始看到無(wú)線(xiàn)充電器安裝在機場(chǎng)休息室、咖啡店和酒店里，很快在公共交通和私家車(chē)中也會(huì )擁有無(wú)線(xiàn)充電器。在未來(lái)的汽車(chē)中，汽車(chē)中央控制臺中將內置一個(gè)手機無(wú)線(xiàn)充電器。將手機放在控制臺頂部，就會(huì )充電，會(huì )自動(dòng)連接到汽車(chē)藍牙無(wú)線(xiàn)電以及屋頂蜂窩和GPS天線(xiàn)，獲得更好的通信，同時(shí)手機應用和媒體文件被傳輸到汽車(chē)信息娛樂(lè )顯示屏。整合這些無(wú)線(xiàn)技術(shù)將把最先進(jìn)的智能手機應用融入到您的駕駛體驗中。

　　所有的無(wú)線(xiàn)充電系統都使用磁場(chǎng)線(xiàn)圈感應電流的基本原理。 有時(shí)稱(chēng)為磁感應或磁共振，這些系統中的一些差異在于發(fā)送和接收線(xiàn)圈之間的耦合系數。耦合系數高的系統意味著(zhù)兩個(gè)線(xiàn)圈應該是緊貼的，比較一致。 某些系統耦合系數較低，支持把接收器放在距離發(fā)射器較遠的位置，還可更自由地放置接收器。

　　無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟(WPC)^[4]于2009年成立，創(chuàng )建了無(wú)線(xiàn)充電標準 Qi。三年后，WPC已擁有 120 多名成員以及同樣多的認證產(chǎn)品，這種發(fā)展狀況有利于實(shí)現其最初目標。 WPC 指定發(fā)射器的拓撲結構，確保與現有的WPC接收器產(chǎn)品向后兼容。發(fā)射器可以使用一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)圈;在后一種情況下，可以同時(shí)使用一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)。第一個(gè)發(fā)射器拓撲使用緊密的磁感應耦合，依靠使用幾個(gè)(3?8個(gè))線(xiàn)圈來(lái)支持X和Y的空間自由。發(fā)射器和接收器之間的距離 Z 通常為5毫米。近來(lái)，WPC已經(jīng)提供了一個(gè)新的發(fā)射器類(lèi)型，Z空間自由度為5厘米，使用自適應磁共振原理，同時(shí)與現有的WPC感應耦合接收器保持向后兼容?！　?/p>

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　　另一個(gè)無(wú)線(xiàn)充電標準是Alliance for Wireless Power(A4WP)，成立于2012年，建議磁共振無(wú)線(xiàn)充電系統使用6.78MHz 的ISM頻段來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)。A4WP 與 WPC不同，不支持緊密感應耦合機制。這兩個(gè)標準的一個(gè)顯著(zhù)區別是使用的頻率不同：WPC 使用 100 至 205 kHz，A4WP 使用 6.78 MHz。值得一提的是，其他公司或企業(yè)聯(lián)盟也正在使用 ISM 頻段進(jìn)行無(wú)線(xiàn)電源傳輸。例如，英特爾已經(jīng)展示了筆記本電腦和手機之間的無(wú)線(xiàn)電源(使用13.56 MHz)原型。EUROBALISE共同體已經(jīng)指定了火車(chē)和地面軌道上固定應答器之間的無(wú)線(xiàn)充電系統，使用頻率為27 MHz。

　　需要注意的是，只有WPC、A4WP以及次要的Eurobalise是基于聯(lián)盟的開(kāi)放的無(wú)線(xiàn)充電標準。WiTricity 或英特爾等其他系統有專(zhuān)門(mén)的無(wú)線(xiàn)充電標準，不會(huì )像其他標準一樣獲得業(yè)內公司的廣泛支持。Powermat 最近成立了一個(gè)名為 Power Matter Alliance(充電聯(lián)盟)的新聯(lián)盟，試圖使自己的無(wú)線(xiàn)電源技術(shù)成為另一個(gè)標準。談?wù)撨@一舉措將會(huì )有多成功還為時(shí)尚早。表1中值得一提的是，使用ISM MHz頻段的無(wú)線(xiàn)充電系統需要依靠不同的頻段進(jìn)行電力傳輸和通信。這是肯定的，因為ISM頻段很窄，而且帶外發(fā)射要求很?chē)?。其他需要提及的還有這些技術(shù)能否提供三維空間自由度來(lái)根據發(fā)射器的位置放置接收器。作為一個(gè)緊耦合系統啟用的 WPC，正在創(chuàng )建一個(gè)自適應磁共振發(fā)射器拓撲，以提供高達 5cm 的 Z 空間自由度，以及類(lèi)似的或更大的 X 和 Y 空間自由度。 Powermat 是靈活性最小的技術(shù)，只有緊耦合系統，并要求發(fā)射器使用磁鐵，以幫助線(xiàn)圈對準。A4WP 和英特爾似乎提供相似的系統類(lèi)型。而 Eurobalise 標準能從高速列車(chē)上將電源無(wú)線(xiàn)傳輸到鐵軌上的固定應答器，并以不同頻率傳回數據，因而與眾不同。