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无线充电的有限尝试:应用前景广泛

2012/5/23 14:45:22      点击:

  无线充电的原理并不复杂,就是中学物理学到的电磁感应。现在已经有一些设备可以实现它:电动牙刷,遥控器,一些智能手机,还有部分电动车。这项被寄予厚望的技术,在不久的将来或许会像蓝牙一样被广泛运用于各种设备。

  无线充电听起来是个不错的点子,现在已经有一些设备可以实现它:电动牙刷,遥控器,还有一些智能手机。各种型号的电源、充电器,乱成一团的电线,这些都是过去的噩梦了,现在,你只需把电子设备放到一块充电垫上。

  今年的诺基亚纽约发布会上,诺基亚向我们展示了回家以后随手把手机放上充电垫边充电边听音乐的场景。Lumia920 内置了无线充电接收器,不久的将来,在美国本土的香啡缤店面和伦敦希思罗机场都将有无线充电器可用。

  无线充电的原理并不复杂,就是中学物理学到的电磁感应。但这么多年一直没有流行开来,在于业内没有统一的标准。2008 年末业界同盟共同努力推动建立了无线充电联盟,之后推出了国际无线充电的 Qi 标准,大大加速其商业化进程。

  该联盟的成员包括诺基亚、三星、德州仪器、华为等公司,覆盖无线充电解决方案各生产环节。Qi 采用了目前最为主流的电磁感应技术,目的是为所有电子厂商提供统一的通用标准。

  在今年刚落幕不久的中国国际信息通信展上,15 家企业展示了超过 70 款支持 Qi 标准的无线充电产品,一款三星手机通过特殊的无线充电背壳可以实现无线充电;一把特制小巧的无线充电“钥匙扣”可以插在 Android 手机上充电;一些无线充电设备安装在汽车里。

  标准的建立,让无线充电技术加速了商用进程。这项被寄予厚望的技术,在不久的将来或许会像蓝牙一样被广泛运用于各种设备。

  电子设备的无线充电前景

  或许有人还对几年前的一款产品“Power Mat”(能量垫)有印象。

  将手机装上背壳,将背壳放在充电面板上,就可以对手机充电,不需要再有任何插头或电线。背壳就相当于在手机上安装个接收器。这款产品在当年受到不少 iPhone、黑莓等用户的追捧,因为它可以同时为几个不同的电子设备充电,十分方便。

  无线充电的效率并不总是像插在电源插座上充电那么高,为了提高磁感应充电方法的速度,制造商打算直接在电子设备内部为无线充电接收器留出空间。诺基亚已经这么做了,另一些厂商正研究如何把无线充电技术整合到近场通信芯片里。苹果公司似乎并不热衷于此,它不是无线充电联盟的一员,在新款iPhone 5里,也没有内置无线充电接收器。苹果高级副总裁 Phil Schiller 在产品发布会结束后,接受了 All Things Digital 的采访。他认为,现在的无线充电模块依然是需要连接到墙壁上的供电处,不会比有线充电方便很多。相反,USB 传输线更为普及,可以随时连接到餐厅、计算机甚至是飞机上的充电处;如果要弄一个插在墙上的装置,再让这个装置为其他装置充电反而会将事情复杂化。

  但苹果公司也并非无动于衷,今年6月,苹果申请了一项与 iOS 扩充基座有关的专利,这个扩充基座将使用感应充电技术。此前,苹果还申请过使用耳机线作为感应充电线圈的专利。这项专利很有意思,是将耳机线缠绕在一个圆柱形的充电装置上,将耳机线变成充电过程的金属导体,把电流传导到手机中,还可以将耳机插进一个声学充电器中,通过引起扬声器振动从而产生电流,再通过耳机线中的金属体给手机进行充电。目前,这两项技术都属于研发阶段,用 iPhone 体验无线充电,还得靠类似于 Power Mat 这样的第三方外设。

  现在的无线充电依然有很多弱点。首先比如必须让被充电设备在 2.54 厘米范围之内,即近磁场无线充电。要实现远距离大功率无线磁电转换目前还很困难,设备耗能高,浪费大。其二,无限充电的基座并不小,便携性一般,且还是要靠插头连接电源。最重要的是,无线充电时手机必须放在基座上不能动,不像有线充时还能拿在手上玩游戏。

  不少公司在研发新技术,使之能隔空充电,让人们使用起来更方便。

  英特尔在研发一种新的谐振无线充电技术,该技术以超级本为充电源,并且配置了相关软件以及传输发射器。这种解决方案功耗较低,并且不需要将手机放在特殊的充电底座上。它能让用户用笔记本电脑给自己的手机无线充电。该技术有望于 2013 年下半年在基于英特尔技术的 Ultrabook 中推出。英特尔一直对无线充电感兴趣,2008 年在西雅图试验室,他们就开始研究如何在几英尺内使用“高效”无限传输供电。

  位于美国马萨诸塞州的无线电力公司 Witricity,也在开发更方便的无线充电器,有效充电距离超过感应充电所允许的范围,他们采用和英特尔类似的谐振技术,扩展感应式无线充电的范围,希望用通过空气安全传送电能的方式替代感应式充电系统。目前,witricity 已经展示了可以在一米远的距离外传输电能的原型机,它还有个原型桌,可以为放置在桌子上的任何设备充电,哪怕这些设备仍在背包或钱包中。

  “解放”电动汽车

  无线充电对手机、电脑、相机等电子产品而言,只是个锦上添花的新功能,但对电动车产业,却有可能是启动整个市场的关键。

  电动汽车无线充电没有外露的连接器,彻底避免漏电、跑电等安全隐患。采用无线充电,可以将电源和变压器隐蔽在地下,让汽车在停车处或街边特殊的充电点充电。

  众多电动车厂商都在积极探索这项技术商用的可能。比亚迪早在 2005 年 12 月就申请了非接触感应式充电器专利。他们今年七月卖给犹他大学一辆 40 英尺的纯电动巴士,这款巴士装配着最新的 WAVE 无线充电垫。这是一位在犹他州州立大学能源动力学实验室的领导者研究出来的。司机将巴士停在充电垫上,经历数分钟的等待就能充满电。

  德国、日本等国也十分积极。在德国慕尼黑,早就开始进行家用无线充电的测试。日本丰桥技术科学大学在研究能够透过 20 厘米厚的混凝土砖块将电力传输给汽车的道路充电装置。研究下一代无线充电技术的两家公司 witricity 和富尔顿科技(Fulton Technologies)都赢得了不少主流电动厂商合作伙伴。

  witricity 公司研发了能够隔空充电的电动汽车充电器。那是个放置在车库地上的半米宽的板子―从上面开过去,汽车就开始充电了。

  Witricity 与许多公司一起合作,把这项技术推向市场。许多汽车制造商对他们的技术感兴趣,如奥迪、丰田等。它与 Toyota 签订了价值数百万的合同来开发靠电池供电的汽车充电器,并宣布与台湾的电子产品制造商联发科技(Mediatek)合作来开发为可移动设备充电的产品。

  另一家新创公司富尔顿科技公司的技术可以穿透几厘米厚的大理石或车库地板给电动车无线充电。

  这些技术都比现在已有的感应充电更实用―现在已有的技术能够让你在自家车库为汽车无线充电,但你必须刚好停在特定的位置上,与充电线圈校准。

  富尔顿已经被美国芯片设计公司高通收购。从今年初开始,高通联合法国雷诺及英国德尔塔汽车公司在伦敦东区科技城进行了街头无线充电的商用测试。高通设想在购物中心的停车场和公共道路停车点建设无线充电设施,采用半动态充电,比如在交通警示灯处、狮子路口、计程车停靠点和公交车站都可以设立充电点,每次充电没必要充满,保持 40%-80% 的电量即可。伦敦政府正在考虑建造覆盖整个城市的建造网络。

  目前,阻碍无线感应式充电技术大规模运用的瓶颈主要是对于辐射的担忧,因为无线充电会产生强大的磁场。当人或动物位于电动车和充电装置之间时,有可能带来电磁伤害。所以确保无线充电系统的安全性也是一个关节点,在这方面,各家公司还需要大量的测试和改进相关技术。