无线充电

　　概述

　　其实早在1890年，物理学家兼电气工程师尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）就已经做了无线输电试验。他提出并实现了交流发电。磁感应强度的国际单位制也是以他的名字命名的。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。但因财力不足，特斯拉的大胆构想并没有得到实现。后人虽然从理论上完全证实了这种方案的可行性，但世界还没有实现大同，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。因此，一个伟大的科学设想就这样胎死腹中。

　　特斯拉进行无线电力传输实验

　　事实上，从低频波到宇宙射线，我们周围到处存在着电磁波，它们都携带着或多或少的能量。在不少物理学家看来，人们要做的或许仅仅是找到合适的办法接收和利用这些能量。特斯拉的想法虽然难成现实，但无线电能传输对于新能源的开发和利用、解决未来能源短缺问题有着重要的意义，因此，许多国家都没有放弃这方面的研究。1968年，美国工程师彼得·格拉泽（Peter Glaser）提出了空间太阳能发电（Space Solar Power，SSP）的概念，其构想是在地球外层空间建立太阳能发电基地，通过微波将电能传输回地球，并通过整流天线把微波转换成电能。1979年，美国航空航天局NASA和美国能源部联合提出太阳能计划—建立“SPS太阳能卫星基准系统”。欧盟则在非洲的留尼汪岛建造了一座10万千瓦的实验型微波输电装置，已于2003年向当地村庄送电。野心勃勃的日本拟于2020年建造试验型太空太阳能发电站SPS2000，2050年进入规模运行。

　　无线充电示意图我们都知道，无线能源似乎是一个听起来很棒的新奇概念，但是我们很难想象会很快将它实现商业化。

　　据engadget报道，美国宾州的一家公司，目前靠着这个 Powercast 技术，已经和超过百家的主要电子产品公司，签下内容尚未公开的合作案，包括一些耗电量 “相对较低” 的电子产品，诸如手机、MP3 随身听，还有汽车零件、温度感应器、助听器，甚至是医疗仪器等的制造业者。

　　基本上整个系统包含了两件东西，一个是插在插座上的发信器，另一个电子产品上，跟硬币大小差不多的接收器（技术核心），只要在一定的范围内（目前是在 90 厘米的距离内），电源能够瞬间自发信器传到对应的接受器。

　　该项技术之所以会得到这么多家厂商的青睐，原因是在他独特的无线电波接收装置，能够根据不同的负载、电场强度来作调整，同时还能维持稳定的直流电压，这也表示在空中乱喷的电磁波功率，能够被减到最低。（据说这种设备已经获得了 FCC 的认可）

　　最神奇的是，这接收器的制造成本，竟然只要 5 块钱美金；目前预计将在 2008 年底，也许会更快，就会出现在部份的电子产品上头了。另外各位常常在外奔波的笔电使用者，也不用心急，等到各位的笔电/UMPC 耗电量降到了个位数（目前的极限），你将来在外头上网，应该是不需要带充电器了，不过以后网络费可能要跟电费绑在一起了。

　　2010年9月1日，全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟在北京宣布将Qi无线充电国际标准率先引入中国。信息产业部通信电磁兼容质量监督检验中心也加入该组织。

　　无线充电联盟副主席、来自美国安利的子公司富尔顿创新公司董事布雷特·刘易斯介绍，联盟成员近60家，包括劲量、LG电子、诺基亚等。安利净水器10年前就开始采用富尔顿的无线充电技术。

　　无线充电技术采用统一的工业标准，未来几年，手提电话、PMP/MP3播放器、数字照相机、手提电脑等产品都可以使用全新的低能耗、高兼容的相同的无线充电器。这个充电器类似一个托盘直接插到电源上，获得联盟认证的带有“Qi”标识各企业的不同品牌的手机直接放在上面就可完成充电。

　　无线充电原理

　　无线充电器的工作原理利用的是法拉第电磁感应，当电流通过线圈之后，便会产生出磁场；而产生的磁场又会形成电压，有了电压之后便会产生电流，有了电流便可以充电。无线充电器便是这样摆脱电线的束缚的。

　　目前最为常见的无线充电解决方案主要是：

　　电磁感应，通过初级和次级线圈感应产生电流，从而将能量从传输段转移到接收端，该解决方案提供商包括英国Splashpower、美国WildCharge和Fulton Innovation等公司。

　　无线电波是另一个发展较为成熟的技术，其基本原理类似于早期使用的矿石收音机。有公司研发的微型高效接收电路，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。只需一个安装在墙身插头的发送器，以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器，就可将无线电波转化成直流电在约1米范围内为不同电子装置的电池充电。

　　另一种尚在研究中的技术是电磁共振。

　　原理——由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量。

　　磁共振方式由美国麻省理工学院（MIT）物理学家马林·索尔贾希克（Marin Soljacic）于2007年进行了验证，自此受到了广泛关注。

　　磁共振方式的原理与声音的共振原理相同。排列好振动频率相同的音叉，一个发声的话，其他的也会共振发声。同样，排列在磁场中的相同振动频率的线圈，也可从一个向另一个供电。

　　利用共振还可延长传输距离。电磁感应方式的供电距离最大为数mm～10cm左右，而磁共振方式如果线圈够大，可向数m远以外供电。

　　还有一种是激光束传输，但难点在于激光束需要固定通道。

　　无线充电的发展

　　一、无线充电的发展历史

　　1. 19世纪30年代，迈克尔•法拉第就发现，周围磁场的变化将在电线中产生电流。

　　2. 19世纪90年代，爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手尼古拉•特斯拉就曾提出无线电力传输的构想。

　　3.香港城市大学电子工程学系许树源教授在早几年曾成功研制出“无线电池充电平台”，需要产品与充电器接触，它主要利用的是近场电磁耦合原理。

　　4.2007年，美国麻省理工学院的马林·索尔贾希克（Marin Soljacic）等人在无线传输电力方面取得了新进展，他们用两米外的一个电源，“隔地”点亮了一盏60瓦的灯泡。

　　5.最近，有几家公司已经生产出无线充电的手机、mp3、便携式电脑。

　　二、无线充电技术发展现状：

　　无线充电技术是近几年才开始发展起来的一个新兴行业，未来有着广阔的发展空间。无线充电联盟（Wireless Power Consortium）成立于2008年12月17日，其使命是为了创造和促进市场广泛采用与所有可再充电电子设备兼容的国际无线充电标准Qi。以安全性，能源及充电效率为出发点，无线充电联盟宣布将近距离电磁感应技术作为低功耗便携式电子设备充电的国际标准

　　1.2010年9月1日，全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟在北京宣布将Qi无线充电国际标准率先引入中国。信息产业部通信电磁兼容质量监督检验中心也加入该组织

　　2.无线充电技术采用统一的工业标准，未来几年，手提电话、PMP/MP3播放器、数字照相机、手提电脑等产品都可以使用全新的低能耗、高兼容的相同的无线充电器。

　　3.这个充电器类似一个托盘直接插到电源上，获得联盟认证的带有“Qi”标识的不同品牌的手机直接放在上面就可完成充电

　　5年内实现远距离无线充电

　　方便自不必说，除此之外，无线充电还更安全，没有了外露的连接器，漏电、跑电等安全隐患都彻底避免了。有人担心辐射的问题，这一技术最先在净水器中运用，至今已经有8年时间了，安全性已经得到了36个国家的验证，肯定不会对人体和环境带来危害据介绍，无线充电大致上是通过磁场输送能量，而人类以及人类身边的绝大多数物件都是非磁性的。 无线充电还有一个好处是省电，无线充电设备的效能接收在70%左右，和有线充电设备相等，但是它具备电满自动关闭功能，避免了不必要的能耗。而且，这个效能接收率在不断提高，很快将能达到98%。

　　无线充电设备比普通充电器“聪明”很多，对于不同的电子产品，电源接口能自动对应，需要充电时，发射器和接收芯片会同时自动开始工作，充满电时，两方就会自动关闭。它还能自动识别不同的设备和能量需求，进行‘个性化工作’，这就是智能。

　　现在，为了消费者的安全以及他们的便利性考虑，相关科研人员先提供了近磁场无线充电技术（即需放在发射器旁边），同时，他们也在研究远距离无线充电，这是一个新兴市场。实际上现在的技术就可以达到3英尺～4英尺的范围内进行有效的电量传输，但这还需要经过相关组织的验证。5到10年，甚至更快，远距离无线充电就会进入每一个人的生活中。

　　未来，不仅是小功率电器，常见的家用电器设备、医疗设备、电动工具、办公室电器、厨房电器等都可以实现无线充电了。其实准确的说，应该叫“无线供电”，也就是一边传输一边使用电能，不需要任何类似于电池的电量存储设备，更不需要提前充电了。

　　到那时，电线、插线板、电池都可以消失了，你甚至感受不到电的存在，它就像空气一样，让你觉得手到擒来。

　　先驱

　　Palm︱美国

　　Palm公司是美国老牌智能手机厂商，它最早将无线充电应用在手机上。它推出的充电设备“触摸石”，就可以利用电磁感应原理无线为手机充电。

　　海尔︱中国

　　海尔推出的概念性“无尾电视”，不需要电源线、信号线和网线。海尔称该产品采用了与麻省理工学院合作的无线电力传输技术。

　　Powermat︱美国

　　目前 Powermat 推出的充电板有桌面式和便携式等多种，主要由底座和无线接收器组成，售价在100美元左右。

　　劲量︱美国

　　劲量（Energizer）是美国知名的电池和手电筒品牌。该公司预计将于10月正式推出一款无线充电器，售价在89美元左右。

　　微软︱美国

　　由微软亚洲研究院研发的一款无线充电板装置名为uPad，已在2008年底造出样机。

　　富士通︱日本

　　富士通的系统与美国Witricity公司研发的技术类似，后者同样利用磁共振传输电量，传输距离可达到几米远。这项技术将促使日本政府在2012年之前在公共场所设置无线充电网点。

　　惠州市明天科技有限公司| 中国

　　2004年8月 惠州市明天科技有限公司成立

　　2005年10月确立无线供电作为公司主研项目

　　2006年10月 首款无线供电模块VOX06MP01试制成功

　　2007年4月 VOX12MP05和VOX24MP20无线供电芯片试制成功

　　2007年10月 大功率无线供电芯片VOX330MP05试制成功

　　2008年3月 无线供电芯片正式量产

　　2008年12月 成功解决无线供电接收电路的限压接收功能

　　2009年6月 全面解决手机电池的无线供电（充电）方案

　　2010年6月全面解决大功率无线供电（充电）方案

　　远景

　　应用所有你可以想象得到和想象不到的领域。

　　首先是，低功率低能耗的电子通讯产品，办公产品，如：手机、掌上电脑等利用；

　　其次是，家具产品和低能耗的家电利用；

　　再其次是，交通工具，如电动车、动车组等全部

　　再再其次是，空间站，卫星、军舰和航母等通过把云层的电离层能量收集并无线传输给需要能量的场所实现完全环保节能的新一代国际军事领域。