電動汽車、移動設備和工業應用正在重新關注無線充電技術。

眾所周知，電在空氣中傳播的距離很長，但是，離開了電線，好像從來沒有一種實用或者可靠的方式可以給電子設備供電。

實際上，無線供電已經出現很多年了。無線供電能否延長電池的壽命，目前尚不完全清楚。但是，終端設備處理能力和功能日益增強，相比之下，電池容量改善緩慢，為了緩解日益增長的功能和落后的電池之間的矛盾，以及應對電動汽車和連接性工業應用等新興市場的持續增長，無線充電重新引起了人們更多的關注。

“我記得，10年前或15年前，醫療植入物就可以使用袖帶或線圈進行充電，這樣就不必回去做手術了。”西門子－Mentor公司的產品營銷經理JeffMiller說。“或者在卡車上給輪胎壓力監測系統充電時，因為輪胎上沒有電線，沒法進行有線充電，而且你肯定也不想把輪胎拆下來，所以必須采用不同的方法進行充電。”

大部分無線充電應用場景涉及工業、汽車或可充電電動牙刷等低端消費類產品，但是現在，智能手機也越來越多地集成了無線充電功能。智能手機主要基于Qi標準，該標準依靠發射器和接收器之間的磁感應完成能量傳輸，在充電過程中，發射端和接收端需要靠得很近，基本上都快接觸上了。

除此之外，人們還在努力開發能在幾英尺之外以同樣的充電時間完成手機充電的方案，而且這種方案除了給手機充電，還有可能在同一時間利用磁場、超聲波、激光或各種頻率的射頻信號給許多其它裝置充電，除了充電之外，甚至還可以傳輸媒體數據。

“不通過電纜傳輸電力的基礎物理學已經問世幾十年了，難點不在于通過空氣傳輸電力，而是能夠在受限的場強范圍內，不受干擾地傳輸電力，同時能夠把成本降下來，使之成為大眾化的產品。”無線充電聯盟（WPC）主席MennoTreffers稱。該聯盟的目標是將之前兩個競爭性的技術規范合并，統一到其用于近場手機充電的Qi標準中。

Treffers說，要讓大多數無線充電產品產生并實際能夠提供智能手機充電所需的5瓦或更高功率的電力，是一件非常困難的事情。

“做個看起來像是在15英尺之外給手機充電的演示很簡單，真正重要的是數據。”他說。“如果你只是向一個需要5W功率的設備傳輸毫瓦級別的電力，那基本上毫無用處。使用磁感應技術，你可以得到5W的充電功率，但是有的電器的功耗是2．4千瓦，筆記本電腦和無人機功耗也在60瓦到100瓦之間。遠處充電可以幫您實現永遠不再需要充電的夢想，但是，理想很豐滿，現實很骨感，我們遠遠沒有到解決更高功率無線充電難題的程度。”

無線充電的優勢

根據IHSMarkit2月份發布的一份報告，消費者希望擺脫充電插頭帶來的不便的欲望，幫助2017年支持無線充電功能的消費品出貨量增長了40％，至大約5億部。到2022年，配備無線充電功能的智能手機將達到9000萬部。

2014年是智能手機搭載無線充電功能的元年。當時，星巴克安裝了PowerMat的充電板，該充電板采用PMA標準（現由AirFuelAlliance管理），麥當勞在其位于英國的50家門店安裝了支持競爭性的Qi標準的充電器。這也反應了無線充電標準的分化，三星和AT＆T支持PMA，飛利浦、高通和諾基亞支持無線充電聯盟的Qi。

蘋果去年新機支持Qi標準的決策打破了兩種競爭標準的力量平衡，這場戰斗最終以今年1月8日公布的整合兩種標準的協議而告終。IHSMarkit的報告預測，三星和蘋果手機采用統一的無線充電標準，將促使其它手機制造商加入進來，并進一步提升用戶數量。

遠距離充電

另外一條大新聞來自FCC，最近，它認證通過了兩款支持遠距離無線充電的產品－一個是3英尺，另一個是80英尺。現在為智能手機電池充電的商業產品中，還沒有一個超過幾英寸的。

去年12月，FCC認證通過了一款名為WattUp的中場發射器，它是一個基于射頻技術的一對多充電單元，可以在三英尺距離使用900MhZ和5．8Ghz為設備充電。

它還認證通過了Powermat公司的3瓦PowerSpot發射器，該發射器采用射頻技術，最遠充電距離可達80英尺。它使用通常為ISM保留的915MHz，頻段也可以在850到950MHz之間，這是UHFRFID產品的更典型頻段。根據編寫這份IHSMarkit報告的VictoriaFodale的說法，眾多的技術和監管問題使得我們很難估計何時我們可以看到遠距離的無線充電商用產品。

Solis表示：“現在的遠距離無線充電產品都沒有商業價值，因為它們需要進行太多的權衡。盡管它不是一個完美的解決方案，但是，如果在幾英尺范圍之內還可以繼續使用設備，即便只是涓流充電，幫助減緩電池電量的消耗，這也是很讓人可喜的大事。”

無線充電應用中的能量水平下降很快，超過幾英尺之后，很難繼續保持信號強度。根據Teffer的說法，這還需要把信號的功率提高到很高水平，以至于會違反當地的廣播規定甚至安全規定。很難在功率、安全性和效率之間找到一個很好的平衡點。

Powercast的首席運營官兼首席技術官CharlesGreene說，“支持遠距離無線充電的手機是行業的圣杯。”Powercast是最近獲得FCC批準銷售支持對手機電池進行5到10英尺遠距離充電的產品的兩家公司之一。

“物理特性確實會造成一些限制，”Greene說。“當你離電源越來越遠時，能量會逐漸下降。有一些方法可以解決這個問題，但是這些方法會縮小充電范圍，并且更難以創建一個可以進行一對多充電的區域，這正是我們所關注的難點。”

Powercast在智能手機充電上采用了Qi標準，但是它并沒有放棄自家的RF充電技術。相反，它正在開發一款支持Qi的手機充電器，并將之集成進自家的發射器中，該產品可能會在今年第三季度上市。

Greene說：“Qi標準確實非常成熟，但它也有其局限性。通常情況下，它是一對一而不是一對多的解決方案，而且它需要一個電源板。我們能夠提供搭載了其他解決方案的組合。通過桌面上的發射器，我們可以在一夜之間（從遠處）給手機提供10％至15％的電量，我們可以進一步改進，使之達到50％，這樣一來，我可以把這個發射器放在我的床頭柜或桌子上，它可以全天連續給手機充電，也許永遠也不需要插上有線充電器。”

WiTricity的CTOMorrisKesler稱，無線充電器肯定能夠實現比當今更高的功率，并至少在短距離內實現一對多充電，WiTricity是2007年從麻省理工學院孵化出來的一家公司，旨在把MIT教授MarinSolja?i?的研究成果轉化為商業化的磁共振無線傳輸。

WiTricity表示，它將在今年晚些時候提供可充電的停車墊，作為一家汽車制造商首款高端電動汽車的配件進行銷售。根據汽車大小，該系統可提供3．6kw到11kw的功率，效率高達93％。它可以在幾米的范圍內傳輸電力，使得車主可以正常停車，而不是必須把汽車停在停車墊幾公分之處。

“電力能夠傳輸多遠取決于發射器和接收器的大小以及你的功率水平，但磁共振的優點之一是能夠進行一對多連接，”Kesler說。“人體對磁場沒有太大反應，所以不需要擔心磁共振對人體的影響。如果你試圖在一個10米左右的房間內發送能量，你可能會想用天線，將信號發射到特定地點。”

他說，沒有理由認為手機是唯一可使用無線充電的市場。雖然電動汽車（EV）市場剛剛起步，但是廣義來講，很多工廠和倉庫都有自動化地面車輛、工業機械，幾乎任何用電而且能移動的東西也都是無線充電的潛在市場，還包括醫療應用和植入物。

“你必須小心效率問題，”他說。“如果你打算以70％的效率使用一千瓦的電源，那么你將需要處理300瓦熱量的消耗，這可是一個棘手的問題。”