無(wú)線(xiàn)充電三大標準優(yōu)缺點(diǎn)及合并挑戰

根據HIS的預估，全球無(wú)線(xiàn)充電市場(chǎng)預計將從2013年的2.16億美元，增加40倍，到2018年達到85億美元(參考文獻1)。但是，這個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會(huì )受到幾個(gè)現存互不兼容標準的影響。展望未來(lái)，許多開(kāi)發(fā)商的問(wèn)題是，是否所有這些標準可以在一個(gè)作為無(wú)線(xiàn)充電之用的統一、經(jīng)濟實(shí)惠且高效的標準下共存。雖然無(wú)線(xiàn)功率轉移的概念是在一個(gè)多世紀之前形成的，但在過(guò)去的幾年里，尤其是在像無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟(WPC，成立于2008年成立)、電力事業(yè)聯(lián)盟(PMA，成立于2012)、無(wú)線(xiàn)電力聯(lián)盟(A4WP，又名Rezence，成立于2012年)等標準出現后，無(wú)線(xiàn)功率轉移已經(jīng)開(kāi)始有了實(shí)質(zhì)的作用。

價(jià)值鏈中的關(guān)鍵利益相關(guān)者有設備制造商、原始設計制造商(ODM)、半導體公司及基礎設施公司;諸如三星、微軟(諾基亞)、HTC和LG是設備制造商;原始設計制造商(ODM)有Primax、Uway、和三星機電等;半導體公司則像是TI、IDT、飛思卡爾、高通、英特爾、聯(lián)發(fā)科、博通等;至于基礎設施公司則是像麥當勞、Marriott、和星巴克，這些業(yè)者借著(zhù)采用無(wú)線(xiàn)充電來(lái)為其客戶(hù)提供一種增值服務(wù)。

除了作為一個(gè)消費電子配件之外，無(wú)線(xiàn)充電還可將其應用擴展到家居飾品、醫療、汽車(chē)、工業(yè)和國防應用。瑞典家具公司宜家(Ikea)最近宣布推出內嵌在其臺燈之內的一批無(wú)線(xiàn)充電產(chǎn)品(參考文獻2)。無(wú)線(xiàn)電力充電連同它的應用和使用情境，已成功地獲得消費者的青睞，但大量采用該技術(shù)而躍居成市場(chǎng)主流的情況，仍未達到預期的水平。造成這種情況的其中一項主要原因是由于標準不一，以及支持相互競爭標準的各大營(yíng)運商(在美國)。

上圖為各種無(wú)線(xiàn)充電應用的使用場(chǎng)景。

在目前的標準環(huán)境中可望會(huì )浮現出兩種可能性：。

●　出現一個(gè)單一的標準，這將可加快無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)被采用的速度。

●　支持多模式無(wú)線(xiàn)充電的解決辦法，其中，單一的發(fā)射器/接收器可以支持多個(gè)(WPC / PMA / A4WP)標準。

如果我們檢視一下從技術(shù)規范(來(lái)自標準機構)到概念驗證、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、制造、以及成品的整個(gè)價(jià)值鏈，有幾項因素會(huì )構成在開(kāi)發(fā)某一特定技術(shù)時(shí)的創(chuàng )造、提供和截取價(jià)值的良好整體經(jīng)驗。這些都是要讓該技術(shù)茁壯成長(cháng)的基礎。具體到無(wú)線(xiàn)充電，按優(yōu)先級排列的關(guān)鍵因素如下：

●　經(jīng)濟上的可承受性：成本效益，從批發(fā)和零售的角度來(lái)看，開(kāi)銷(xiāo)要少

●　可用性：增強易用性，像是可以自由擺放、可同時(shí)多部器件充電，和在相當距離外充電的潛在能力

●　質(zhì)量和安全性：符合特定產(chǎn)業(yè)對安全使用該技術(shù)的指導方針

●　互操作性/向后兼容性：標準之內和跨標準

●　技術(shù)擴散：通過(guò)定制和/或優(yōu)化將使用情境擴展至其它應用

現有標準的比較

無(wú)線(xiàn)充電聯(lián)盟

WPC(Wireless Power Consortium)在2008年宣布的無(wú)線(xiàn)充電標準被稱(chēng)為 “氣(Qi)”，這是無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)針對主流消費電子設備商業(yè)化的一大步。

氣采用的原理是變壓器電路的磁感應，其中，發(fā)射器和接收器線(xiàn)圈以非常接近的形式接合，從而實(shí)現電力的轉移(參考文獻4)。發(fā)射器在低工作電壓下工作，視線(xiàn)圈的類(lèi)型而定。在發(fā)射器(主)線(xiàn)圈中產(chǎn)生的電流將會(huì )產(chǎn)生一磁場(chǎng)，這又會(huì )在接收器(輔助)線(xiàn)圈感應出電流。接收到的電流可為接收器設備的電池供電，像是移動(dòng)電話(huà)、平板計算機、照相機和智能手表等。發(fā)射器可為接收器提供一致的功率和電壓電平。 Qi標準定義了通信協(xié)議，其中電力轉移和接收到的量是最佳的。在接收器和發(fā)射器之間會(huì )有一通信封包傳送協(xié)議，它與一些因素相關(guān)，例如，發(fā)射器發(fā)現到的接收器、接收器的狀態(tài)和配置信息、接收器所要求的功率電平和電力傳輸的結束。

效率水平要視正確線(xiàn)圈的排列、Z的距離、和線(xiàn)圈類(lèi)型的選擇而定。典型效率范圍為65%至75%之間。目前規范的版本是1.1版，未來(lái)還會(huì )繼續推出多個(gè)版本，其中將會(huì )規定多臺設備同時(shí)充電的支持、Z距離的增加，而焦點(diǎn)則會(huì )傾向磁共振。

這些都是以電感為基礎的無(wú)線(xiàn)充電系統之典型的發(fā)射器和接收器線(xiàn)。

特點(diǎn)：

●　緊密耦合的感應方案

●　可在100-205千赫的頻率范圍工作

●　使用負載調變在2Kbps的帶內通信

●　接收到的功率可達5W(低功率) - 15W(中-功率)，而針對高功率應用則有即將會(huì )推出的120W

●　支持異物檢測(FOD)功能

●　可定義磁共振的未來(lái)規范

●　超過(guò)200家的業(yè)者支持，包括三星、LG、德州儀器、松下、東芝、微軟、中興、Verizon和Motorola Mobility