无线充电的前世今生!

2016年11月17日   文章来源:科普中国   

  

  三星S6 edge无线充电

  显然,无线充电技术没有仅限于随身电子产品的充电中。其实,早在1890年,塞尔维亚裔美籍发明家、物理学家,著名的科学家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)就已经做了无线输电传输的试验,第一次实现了人为的交流发电。特斯拉构想的无线输电方法,是把地球作为内导体、地球电离层作为外导体,通过放大发射机以径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振,再利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。只可惜特斯拉生活的时代还没有实现大同,想要在世界范围内进行能量广播和免费获取也是不可能的,一个伟大的科学设想就这样胎死腹中。

  2007年6月7日,麻省理工学院的研究团队在美国《科学》杂志的网站上发表了研究成果,研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波,利用铜制线圈作为电磁共振器,一团线圈附在传送电力方,另一团在接受电力方。传送方送出某特定频率的电磁波后,经过电磁场扩散到接受方,电力就实现了无线传导。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验,已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。这一巨大的突破迅速推动了无线充电的研究和应用,很快形成了不同的无线充电技术,在不同领域发挥作用。

  目前主流的充电标准有5种:Qi标准、Power Matters Alliance(PMA)标准、Alliance for Wireless Power(A4WP)标准、iNPOFi技术、Wi-Po技术。

  Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织--无线充电联盟(Wireless Power Consortium,简称WPC)推出的“无线充电”标准,具备便捷性和通用性两大特征。Power Matters Alliance标准是由Duracell Powermat公司发起的,而该公司则是由宝洁与无线充电技术公司Powermat合资经营,拥有比较出色的综合实力。除此以外,Powermat还是Alliance for Wireless Power(A4WP)标准的支持成员之一。A4WP是Alliance for Wireless Power标准的简称,由美国高通公司、韩国三星公司以及前面提到的Powermat公司共同创建的无线充电联盟。

  

  而iNPOFi(“invisible power field”,即“不可见的能量场”)无线充电是一种新的无线充电技术,其无线充电系列产品采用智能电传输无线充电技术。与现有其他的无线充电技术相比,iNPOFi没有辐射,采用电场脉冲模式,不产生任何辐射,中国泰尔实验室测试结果显示,辐射增加值近乎零。在高效方面,泰尔试验室还测定,该技术的产品,充电传输效率高达90%以上,彻底改变了传统无线充电最高70%以下电转换低效率问题。Wi-Po技术,为Wi-Po磁共振无线充电技术。它利用高频恒定幅值交变磁场发生装置,产生6.78MHz的谐振磁场,实现更远的发射距离。该技术由于使用的载体为空间磁场,能量不会像电磁波那般发射出去,所以不会对人体造成辐射伤害。

  分析以上五种充电标准,市场比较主流的无线充电技术主要通过三种方式,即电磁感应、无线电波、以及共振作用。Qi即采用了最为主流的电磁感应技术。在技术应用方面,中国公司已经站在了无线充电行业的最前沿。据悉,Qi在国内的应用产品主要是手机,这是第一个阶段,以后将发展运用到不同类别或更高功率的数码产品中。

  但凡事都有两面,无线充电技术虽然有诸多吸引人的地方,但也有目前技术发展和使用需求上的限制。虽然利用无线磁电感应充电的设备可做到隐形,而且设备磨损率低、应用范围广,同时技术含量高、操作方便,可实施相对来说远距离无线电能的转换,但是设备的经济成本投入较高,维修费用也会提升,而且电磁的能量转换效率随着距离的增加而急剧降低(电磁的空间磁损率太大),虽然后续的技术发展会逐渐改善这一问题,但是较长距离的使用依然会带来巨大的无用功损耗。

  不过,无线充电注定代表着未来。如同通信方式从有线电话到移动电话,固定网络发展到无线Wi-Fi,性能上可能无线还不及有线连接强大稳定,但是在实用性方面无线技术终将成为主流。

  

  超声波无线充电技术

  未来的无线充电技术,必将是越来越高效便捷的。目前最新的无线充电技术,如Wi-Fi无线充电(美国华盛顿大学研发),试验阶段已经能够实现10米距离的有效供电;全新的超声波无线充电,该技术的发起公司uBeam已获得Yahoo CEO Marissa Mayer、Founders Fund以及Andreessen Horowitz等在内共计170万美元种子轮融资;聚焦光线来充电(微软研究院),自动定位电子产品并聚焦Led光线进行充电。这些新技术都如雨后春笋般涌现,不断地刷新无线充电技术的可行性和实用性。我们有理由相信,未来,终将是“无线”的!

  

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