無(wú)線充電的技術(shù)原理和發(fā)展現(xiàn)狀

2009年，首款無(wú)線充電手機(jī)上市；2011年，脫離5V1A有線慢速充電的手機(jī)也開(kāi)始出現(xiàn)。

隨后，每一年都會(huì)有新技術(shù)試圖沖擊手機(jī)充電體驗(yàn)的新高度。

2021年1月29日，充電再次成為了熱議話題。因?yàn)樾∶缀湍ν辛_拉在同一天公布了“隔空充電”。

它們都能讓手機(jī)在距充電器1米或更遠(yuǎn)的距離下實(shí)現(xiàn)“真”無(wú)線充電。

不過(guò)，雙方并沒(méi)有透露隔空充電器的量產(chǎn)時(shí)間，吊足了大家的胃口?！霸谀睦锬苜I(mǎi)到呢”成為了最大的疑問(wèn)之一。要想知道答案，咱們還是得從無(wú)線充電的技術(shù)原理和發(fā)展現(xiàn)狀入手。

01 無(wú)線充電：使用方式分為三大類(lèi)，原理分為兩大類(lèi)

雖然“隔空充電”聽(tīng)起來(lái)非?！昂?a href="http://www.ttokpm.com/v/" target="_blank">科技”，但它其實(shí)就是無(wú)線充電的一種。從使用方式來(lái)看，無(wú)線充電有三個(gè)大類(lèi)：電磁感應(yīng)無(wú)線充電、電磁諧振無(wú)線充電和射頻（RF）無(wú)線充電。

按實(shí)現(xiàn)原理區(qū)分，無(wú)線充電有兩大類(lèi)，原理相同的電磁感應(yīng)和電磁諧振無(wú)線充電被統(tǒng)稱(chēng)為“電磁耦合無(wú)線充電”，原理獨(dú)立的射頻無(wú)線充電單獨(dú)為一類(lèi)。

電磁耦合無(wú)線充電工作示意目前市面上支持無(wú)線充電的手機(jī)、耳機(jī)用的基本都是電磁感應(yīng)無(wú)線充電。

這些設(shè)備會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)的無(wú)線磁路代替有線電線，實(shí)現(xiàn)電力的傳輸。充電時(shí)，充電器和被充電設(shè)備都得有線圈，而且兩者的線圈必須對(duì)齊，并在極近的距離下（觸碰）才能正常工作。

正在通過(guò)電磁感應(yīng)無(wú)線充電充電的手機(jī)電磁諧振無(wú)線充電也需要線圈，不過(guò)該技術(shù)的工作距離更遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)25厘米左右）。電磁諧振無(wú)線充電比較受大型設(shè)備歡迎，比如汽車(chē)和工業(yè)機(jī)器人。

電磁諧振無(wú)線充電射頻無(wú)線充電直接通過(guò)充電器內(nèi)置的天線發(fā)射無(wú)線信號(hào)，被充電設(shè)備的天線接收無(wú)線信號(hào)后，會(huì)把無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換成電力，實(shí)現(xiàn)充電。射頻無(wú)線充電的工作距離最遠(yuǎn)，可以達(dá)到數(shù)米。

摩托羅拉的隔空充電演示射頻傳輸本身不是什么新東西，藍(lán)牙、Wi-Fi和對(duì)講機(jī)之類(lèi)的無(wú)線產(chǎn)品都是基于射頻工作。射頻無(wú)線充電只不過(guò)會(huì)把無(wú)線信號(hào)轉(zhuǎn)換為電力罷了，真正的難點(diǎn)在于提高轉(zhuǎn)換效率。

電磁諧振取代電磁感應(yīng)？

電磁感應(yīng)無(wú)線充電已經(jīng)相當(dāng)普及，大部分高端手機(jī)都支持這種無(wú)線充電方式，50W級(jí)別的快速無(wú)線充電已經(jīng)在4000元的手機(jī)中出現(xiàn)。能夠作為充電器給其它設(shè)備進(jìn)行低功率無(wú)線充電的手機(jī)也不再是稀罕事物。

不過(guò)，需要對(duì)齊線圈、距離太近、同時(shí)充電設(shè)備數(shù)量少這三大短板限制了電磁感應(yīng)無(wú)線充電的發(fā)展。蘋(píng)果曾經(jīng)嘗試通過(guò)內(nèi)部布滿多個(gè)線圈的AirPower解決這一問(wèn)題，但由于無(wú)法控制發(fā)熱而放棄了該產(chǎn)品。

被放棄的AirPower其實(shí)從技術(shù)特性上來(lái)講，電磁諧振無(wú)線充電更有機(jī)會(huì)解決充電位置和同時(shí)充電設(shè)備數(shù)的問(wèn)題，因?yàn)樵摷夹g(shù)對(duì)位置和距離要求更低。

有公司就做出過(guò)“充電筐”，筐里的多個(gè)設(shè)備都能在沒(méi)有接觸充電器的情況下被同時(shí)充電。雖然充電距離不如“隔空充電”，但電磁諧振無(wú)線充電的便利性還是比電磁感應(yīng)無(wú)線充電強(qiáng)。

給多設(shè)備充電的“充電筐”再把視線轉(zhuǎn)移到電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，電磁諧振無(wú)線充電已經(jīng)能夠滿足電動(dòng)汽車(chē)的日常使用。

WiTricity公司的電磁諧振充電底座能夠在10到25厘米的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)90%到93%的端到端充電效率，充電功率達(dá)到11kW以上。目前有線充電樁功率小的有7kW，大的有200多kW。作為無(wú)線充電方式，11kW功率還是可以的。

另外，電磁諧振無(wú)線充電底座可以穿過(guò)瀝青、水泥、冰和雪實(shí)現(xiàn)充電。也就是說(shuō)，停車(chē)場(chǎng)不會(huì)有妨礙駕駛、凸出于地面的充電底座。甚至有廠商正在嘗試在路面下或半空中鋪設(shè)無(wú)線充電板（類(lèi)似有軌電車(chē)），實(shí)現(xiàn)邊走邊充。

Witricity充電板全球范圍內(nèi)，采用電磁諧振無(wú)線充電的市售車(chē)型有兩款，分別來(lái)自寶馬和邁凱輪。國(guó)內(nèi)也已經(jīng)在2020年5月發(fā)布了基于WiTricity公司電磁諧振技術(shù)的《電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線充電國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》。

不論是在電子產(chǎn)品還是電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，相對(duì)于電磁感應(yīng)無(wú)線充電，電磁諧振無(wú)線充電都更能解決當(dāng)下消費(fèi)者的痛點(diǎn)。

隔空充電產(chǎn)品已市售快2年了

射頻無(wú)線充電的應(yīng)用非常少見(jiàn)，但涉水這項(xiàng)技術(shù)的公司不少。

不僅僅是小米和摩托羅拉，Ossia、Energous和humavox等公司也展示過(guò)可以工作的射頻無(wú)線充電產(chǎn)品。

比如，Ossia在2017年展示的Ossia Cota系統(tǒng)可以給9米范圍內(nèi)、最多32臺(tái)設(shè)備同時(shí)充電，而且還通過(guò)了美國(guó)FCC認(rèn)證。

Ossia CotaEnergous公司涉及的領(lǐng)域更多，該公司正在嘗試把射頻無(wú)線充電推入家庭、汽車(chē)、辦公、醫(yī)療和軍事領(lǐng)域。

旗下的WattUp無(wú)線充電系統(tǒng)最高支持4.5米的充電距離。2019年8月份，采用WattUp無(wú)線充電技術(shù)的助聽(tīng)器就已上市。

加速向隔空充電過(guò)渡

從原理上來(lái)講，手機(jī)無(wú)線充電采用的電磁感應(yīng)式技術(shù)相對(duì)“落后”。但之所以被廠商廣泛使用，還是因?yàn)殚T(mén)檻低。

然而這種低門(mén)檻犧牲的是用戶體驗(yàn)，這也是為什么在科技愛(ài)好者之外，手機(jī)無(wú)線充電并沒(méi)有很高的普及度，大部分用戶絲毫不介意使用有線充電。

成熟的、低成本的電磁諧振和射頻無(wú)線充電器出現(xiàn)后，無(wú)線充電才能真正實(shí)現(xiàn)大家想象中的那種遠(yuǎn)高于插線充電的便利性。

不過(guò)，從業(yè)界這些專(zhuān)注“隔空充電”技術(shù)公司的產(chǎn)品，和小米、摩托羅拉對(duì)新技術(shù)的自信來(lái)看，隔空充電可能已經(jīng)不再需要長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)渡。

如果事實(shí)真是如此，那么在消費(fèi)電子領(lǐng)域（電動(dòng)汽車(chē)前景依舊很好），電磁諧振無(wú)線充電應(yīng)該是沒(méi)機(jī)會(huì)取代電磁感應(yīng)無(wú)線充電了，因?yàn)榇蠹液芸赡軙?huì)從現(xiàn)有的電磁感應(yīng)無(wú)線充電直接過(guò)渡到隔空充電。
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