剪断后一根电线 探究无线充电技术

无线充电？听来像是科幻电影中的产物。事实上，如果你注意过商场中的电动牙刷，就会发现这是贴近我们生活的无线充电产品。现今对这项技术展开研发的厂商越来越多，其应用也越来越广泛，完全无线的梦想即将实现。

不知不觉，我们身边电器所带的尾巴被一条一条割掉，首先是移动电话革了固定电话那条电话线的命，后来无线网络的出现又使上网不再受到网线的牵绊，再往后无线蓝牙成了大家摆脱音响布线烦恼的良方(图1)，更有甚者SD卡都在EYE-FI公司的大胆想象下彻底摆脱了数据线和读卡器，实现了直接通过Wi-Fi将照片自动上传到电脑和社交网站的梦想(图2)。

图1 摆脱布线烦恼的索尼DAV-DZ870KW无线音响

环顾四周，少了这些杂乱无章的线团让人确实心情畅快了许多，但是后一根“尾巴”—电器充电系统依然在阻碍我们的视线，成为实现无线梦想的后一座堡垒。近我们欣喜的看到一些新的成果已经问世，剪断电器后一根电线的梦想已经渐行渐近了。

图2 EYE-Fi卡让SD卡也实现了无线传输功能

新奇无线充电产品集中亮相CES2009

一年一度的CES 2009大展上，Palm公司展出了其革命性产品Palm pre，它独具匠心的无线充电底座配件Touchstone引起了大家的热切关注，它采用了电磁感应充电技术，只需要将Palm pre放在底座上，特制的手机电池盖上的磁铁就会将手机通过磁吸固定在底座上，保持水平或者垂直状态，这样不仅能够通过无线技术完成充电，而且用户也可以在充电的时候方便的操作手机，快捷方便而且引领潮流(图3)。

图3 Palm的无线充电底座配件Touchstone

Powermat公司也展出了只需将移动电器放到充电板上即可充电的无线充电板。这块扁平的垫板外型像个小型滑板，底部有两三个支点，大约有15厘米宽，放在桌子上并不显眼，看上去像是饭店里的盘垫。但它能力非常强，能够同时为多八种产品充电，相当于取代了一个带八个插座电源插板(图4、图5、图6)。

图4 折叠的POWERMAT无线充电板

图5、图6：POWERMAT系列无线充电板，针对不同产品设计

与此同时，安利(Amway)旗下公司Fulton也与德州仪器公司(TI)进行了无线充电技术的合作，并在CES 2009上展示了一款专为iPhone打造的无线充电器，有了这家伙可以让我们告别数据线的凌乱和充电器的负担，只要将手机放在指定专用配置上就可以充电了，但前提是iPhone必须使用改装后的专用电池(图7)。

图7 Fulton推出的iphone无线充电器

而总部在科罗拉多州的WildCharge更是超前一步，已经开始销售一些无线充电设备。这种设备是用比较便宜但是非常简易的方法制成的，就是将移动设备与一个特制的连接通过四个具有传感性的金属钉来制造电流，也间接实现了无线充电的效果(图8、图9)。

图8 正在为iphone充电的wildcharge

图9 正在为摩托罗拉的RAZR手机充电的wildcharge

古老原理促成无线创新

目前短距离无线充电存在三种不同的技术，电磁感应技术、无线电波技术和电磁共振技术，几种技术各有特点，但近期电磁感应技术首先取得了突破，上述几个展会上展出的有趣产品均是采用电磁感应原理取得的成功(图10)。

图10 三种无线充电技术优劣比较

这种技术可以追溯到19世纪30年代，科学家迈克尔·法拉第首先发现了电磁感应原理，即周围磁场的变化将使电线中产生电流。到了19世纪90年代，爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手，也是后来的科学家尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla) 证实了无线传输电波的可能性，并申请了首个专利。

图11 电磁感应技术原理示意图

早实际运用这个技术的应该是飞利浦电动牙刷，它有一个专门的充电器，内部有许多线圈，通电后可产生磁场，而牙刷内部也内置了一个接收线圈，放在充电器附近时就可以接受充电器内部磁场产生的电荷，并将电荷传输给内部电池(图11、图12)。

图12 可无线充电的飞利浦电动牙刷

Powermat公司的首席技术官及首席科学家表示，相当多的电子设备都可以通过这种方式供电或充电。他说：“我们用的是许多年前特斯拉就曾用过的物理铜线圈，但我们能够控制和监视它，让它比之前更有效，把手机放在充电板的表面，它就可以通过内部的无线电芯片识别出这只手机，甚至充电板还可以精确地测定出手机所需的电量。”

由于电磁感应技术具有技术简单、充电高效，并能够运用于如满布水、沙泥及灰尘的各种恶劣环境中，未来很有可能在几种技术的较量中成为终的赢家。

标准制定助推无线充电产业化

虽然目前大多数无线充电产品都运用了电磁感应技术，但一个问题始终难以解决，就是类似的这些无线充电器都只能给特定的设备充电，这大大局限了无线充电产品的应用范围。解决这个问题的根本方法只有一个，就是将技术标准化，为整个新兴行业制定各大厂共同遵守的标准。

我们很高兴的看到，2008年12月，由ConvenientPower、Fulton Innovation、罗技、国家半导体、奥林巴斯、飞利浦、三洋、桑菲电子和德州仪器等八家大厂组成的Wireless Power Consortium(无线充电技术协会)正式成立，意味着无线充电技术的标准化正式走向实施阶段(图13)。

图13 无线充电联盟网站

协会的首次会议已经为使用5瓦或以下的低用电量电子装置制定了标准，如手提电话、影音播放器、计算机及游戏配件，稍后会为较高用电量的便携式装置及电子仪器制定标准。透过通用的无线电源充电标准，基于相同标准的电子产品及充电台，将能够互相识别并进行充电，从此所有品牌及其装置均可透过相同的充电池及充电台进行充电。

无线充电技术普及仍需时日

虽然在技术上已经取得了一定的突破，并且已经形成了产业联盟和技术标准，但我们也应该看到无线充电技术要真正大规模进入我们的家庭尚需时日。首先各个电器生产商出于自身留住老客户的考虑，充电器目前是故意不与其他厂商兼容的，要改为无线充电必须要有足够的力量去推动，或者是政府的力量或者是给予其巨大的利益，但目前似乎还无法看到这种力量的存在；其次是要充分检验技术的电磁辐射对人体的影响问题，虽然目前进行的一些实验表明这种无线充电技术对人体是没有伤害的，但是始终涉及到千家万户的身体健康问题，必须慎之又慎；此外还有提高充电效率的问题，一直以来无线充电的效率都尚不及有线的充电技术，如果不能解决快速充电的问题，恐怕将对技术的推广带来一定的影响。

虽然有这样那样需要改善的地方，但我们还是要看到无线充电技术前景是十分光明的，它不仅能够让我们彻底摆脱各种各样的充电器，而且可以做到家居的美观整洁，使大家的生活更加方便快捷。

预计无线充电技术将在近一两年内首先运用于一些不适合做插孔充电的产品，如有内部气压的产品、在水下使用的密封产品或者人体内置的医疗装置等无法用常规充电的产品。两到三年后，在飞机场、火车站、宾馆等公共场所将逐步安装上这种终端，只要是支持无线充电的产品，无论是手机、MP3、PMP、笔记本、掌上电脑等，都可以方便的充电。我们预计三到五年内，这种技术必将全面进入我们的家庭，到时我们就可以剪断后一根电线，彻底实现我们的无线梦想了。