国内外厂商圈地无线充电技术 战役即将打响

　　英特尔公司(Intel)日前宣布采用Integrated Device Technology(IDT)的发射器与接收器芯片，用于实现其无线共振能量链接(WREL)技术，并计划进一步使这项无线充电技术成为支持其移动运算与通信产品发挥市场影响力的重要元素。

　　IDT预将在2012年底前出样该共振接收器芯片，2013上半年供应发射器IC样片。英特尔与IDT公司并计划针对Ultrabook 、 PC、智能手机与独立式充电器等应用推出共振无线充电参考设计。

　　英特尔一直致力于推动这项无线充电技术的商用化上市，期望用于提高该公司ultrabook与智能手机等移动系列产品在市场上的吸引力。英特尔从2008年十月起即着手开发这项无线共振充电技术。

　　多年来，在几公分(或几毫米)的距离内利用磁感应进行无线充电一向被视为是一种具有前景的应用领域，但却一直难以找到一种能够有效转移能量的技术，也迟迟未能针对相关技术标准建立共识。

　　因此，英特尔此举看来可说是立意甚佳。大多数的人可能会认为外出还必须携带各种不同的有线充电器以及得经常为这些随身设备进行充电实在是落伍了。

　　

 

　　然而，英特尔公司的策略一向在于结合技术与商业，因此，不要指望它开发这项技术的目的是为了对世界作出贡献，或甚至只是单纯地在市场上进行销售。我认为，英特尔更着眼于从这项技术中获得更大的影响力。

　　英特尔是PC处理器的主要供应商，但在手机、智能手机与平板电脑等以ARM处理器架构及其合作伙伴生态为主导的领域却还是个“新手”。英特尔究竟能如何利用其无线充电技术，进一步发挥其于电脑领域的主导地位，使其得以转移到移动领域?

　　英特尔的无线充电技术预计将在2013下半年出现在几款基于英特尔处理器的超级本(ultrabook)产品中。乍听之下，很多人可能会以为只要将这些电脑放在连接到主电源的无线充电座上，就可以实现无线充电了。的确，有些产品类型可能是这样。

　　在产品中嵌入英特尔的无线充电性能后，在ultrabook附近的英特尔智能手机就能自动进行充电与同步，然而，未搭载英特尔技术的其它智能手机制造商却无法连接到这项技术。

　　因此，透过这种方式，英特尔将可开始利用这种在英特尔电脑上进行手机充电的先决条件，进而提高对于采用英特尔处理器的手机与平板电脑的市场需求度。

　　只要把你的英特尔手机放在桌上那台ultrabook旁边，等你准备好起身离开时，它已经完全充好电，也完成同步操作了。这听起来不错吧?但当你把你的iPhone或非英特尔的Android智能手机放在你的ultrabook或甚至是Mac笔记本电脑旁边看看，它却完全不会进行充电。这就一点儿也不酷了!

　　透过其Atom处理器加上无线充电接收技术，英特尔计划开始成为智能手机与平板电脑制造商心目中的理想平台，并进一步对ARM及其合作伙伴生态系统带来冲击。

　　然而，所有这一切都是基于一项假设：英特尔具有充分的资源足以达到目的，而苹果、ARM、Android的支持者及其它厂商则否，或是缺乏更有利的资源。但值得注意的是，高通(Qualcomm)和三星(Samsung)已经形成一个“无线电力联盟”(Alliance for Wireless Power;A4WP)了，而业界多家厂商也已经组成“无线充电联盟”(Wireless Power Consortium ;WPC)，正试图建立Qi作为全球性的标准，所以，这一场无线充电战才刚刚开始。

　　显然地，这场无线充电战将会带来标准化的问题，而且也将引发对于“强制搭售”(tied selling)的法律争议。不过，由于无线充电技术目前的市场还不是十分明确，因此，如果英特尔这项技术真的能带来好处的话，那么在管理机构责令迈向开放以前，英特尔应该还有几年的大好时光。

　　无线充电组件

　　深圳市威特尔科技有限公司技术总监赵志斌认为针对手机等移动产品，要直接把无线充电做进电池，只增加不多的成本。以前国际上的主流的无线充电研究，都是在向着大功率和远距离的方向发展，也许20年后会取得巨大的成功，但近期内不会取得重大进展。

　　他同时表示，阻碍着无线充电技术应用的最核心的技术，不是电子技术。无线充电的关键技术实际上就是接收组件中的磁屏蔽物，因为用利兹线(利兹线就是多股漆包线的一个常用的称呼，来源于音译)来缠绕线圈并不是特别困难的事情，但是做出来足够薄性能足够好的磁屏蔽片，却非常困难。用于磁屏蔽的物质，无非就是一些软磁性材料，但是它们都有一些无法解决的应用障碍——导磁率高的材料，不能用于较高频率;能用于较高频率的，导磁率又不够高;另外导磁率高的材料还比较容易产生磁饱和。正是磁性材料的这些固有的性质，制约了无线充电接收组件的发展。

　　针对现有市场情况和对技术路线的判断，赵志斌自己创立了一个WMPTC(微功率无线输电联盟)，希望通过本土厂商对技术和需求的敏感性与国际巨头主导的两大联盟抗衡。

　　他指出，WPC的QI规格制定的时间比较早，当时的技术以及当时的手机都跟今天不同，所以从今天来看，QI规格的5V1A的输出规范已经不太适合市场的需求了。一方面有些国内的手机厂商会觉得1A的电流偏小，不能满足他们的超大容量的电池的充电需要;另外一方面大众已经普遍接受了用电脑USB给手机充电的方式，而这个方式的电流就是0.5A。实际中正在销售的手机无线充电套件，几乎都是0.5A的规格的，TDK的这个接收组件就是一个很好的例子，它并不提供1A的电流。

　　更为关键的是，WPC并没有意识到无线充电最适合使用的领域是给手机中的锂电池直接充电，这是因为受到了当时的技术发展水平限制，不能完美的实现手机锂电池的直接无线充电，只好用手机护套或者更换手机背壳的方法来实现手机的无线充电，这时需要采用的电压就是5V;而随着技术的发展，特别是在磁屏蔽材料方面的研究进展，实现了接收组件的薄型化、低发热、低泄漏。已经不需要再采用护套或者更换手机背壳的方法去实现无线充电了，可以直接将接收组件安装进手机电池或者手机的原装背壳。这时，5V的输出电压已经不是最好的无线充电方案了，而应该是4.2V的锂电直接充电方案。WPC的QI规格并不支持该输出电压。

　　WPC的QI规格是5W的接收功率，后面会向着更高功率的方向发展，接着是120W、500W、3千瓦或者5千瓦。但是在大功率应用方向，目前的无线输电效率还不能满足人们的需要，还需要技术上的进一步的提升。而他认为更小的功率上，推广无线输电更有现实的意义。比如说当手机的无线充电板的社会拥有量达到一定程度后，类似于儿童玩具、无线鼠标等目前使用干电池的设备也都可以考虑采用无线充电加二次电池的方法去替代现有的干电池方案，成本并没有显著的增加。使用成本反而更低。

　　最后他认为，在未来的一两年内，搭载在移动电源上的符合WMPTC规范的无线充电发射配合搭载在手机锂电池上或者内置在手机内的无线充电接收构成的系统会成为最为畅销的无线充电设备，因为这样可以获得比采用有线连接的方案更高的效率，同时成本上升不多。

　　上面我们讲了很多厂商关于无线充电的举措和发展展望，那么无线充电的原理是什么呢?下面我们将详细介绍无线充电的原理，让大家充分了解无线充电。

　　无线充电原理详解

　　支持无线充电的智能手机从2011年夏季前后开始上市。任何厂商的任何机型均可使用的“Qi”规格将成为全球标准。停车即可充电的EV(电动汽车)用充电系统也在推进研发。

　　无线充电已经在电动牙刷、电动剃须刀、无线电话等部分家电产品中实用化，现在其应用范围又扩大到了智能手机领域。

　　NTT DoCoMo在2011年夏季以后陆续上市了多款支持无线充电的智能手机和充电座。这些手机无需在手机上插上充电线缆，只需放置在充电座上即可为电池充电。今后NTT DoCoMo将在电影院、餐厅、酒店、机场休息室等公共场所设置充电座，便于用户在外出时使用。

　　

 

　　软银移动也预定2012年1月上市支持无线充电的智能手机。KDDI正在开发车载式智能手机的无线充电座。

　　未来无线充电的应用范围将有望扩大到EV的充电系统。

　　目前，市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分都符合总部位于美国的业界团体“无线充电联盟(WPC)”所制定的“Qi”规格。Qi源自汉语“气功”中的“气”，以松下、韩国三星电子、英国索尼爱立信、芬兰诺基亚、电装为首，许多国家的家电厂商和汽车厂商都相继加盟了WPC。

　　

 

　　无线充电方式包括“磁共振”及“电波接收”等多种方式，Qi采用的是“电磁感应方式”。通过实现标准化，只要是带有Qi标志的产品，无论是哪家厂商的哪款机型均可充电。

　　19世纪发现的物理现象

　　电磁感应方式采用了19世纪上半期发现的物理现象。众所周知，电流流过线圈时，周围会产生磁场。1820年，丹麦物理学家汉斯·奥斯特(Hans Oersted)发现了这种电磁效应。

　　用没有通电的其他线圈接近该磁场，线圈中就会产生电流，由此点亮灯泡。1831年，英国物理学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)发现了这个可从线圈向线圈供电的物理现象，并称之为电磁感应现象。

　　

 

　　

 

　　无线充电使用的充电座和终端分别内置了线圈，使二者靠近便开始从充电座向终端供电。为提高供电效率，需要使线圈之间的位置对齐，不产生偏移。因此，各厂商在位置定位方法方面纷纷开动脑筋。

　　从事智能手机外设业务的日本Oar公司于2011年8月推出了名为“无线充电板”的充电座。内置有磁铁，用于将终端吸引到指定位置。

　　松下于2011年6月投放了无线充电座“无接点充电板”。尺寸约为鼠标垫大小，表示实现了“位置自由(Free Positioning)”，将终端放在充电板上的任何位置均可充电。

　　充电座内部的线圈带有驱动装置，可在平面中移动。通过自动检测终端放置位置，并移动至该位置，使线圈的位置相一致。

　　该充电座的开发人员、松下集团三洋电机能源设备公司(SANYO Electric Energy Devices Company)充电系统事业部长佐野正人就位置自由实现实用化的理由解释说，“用户希望能更便利地充电”。

　　日立麦克赛尔于2011年4月面向美国苹果的人气智能手机“iPhone”上市了无线充电器“AIR VOLTAGE”。由于iPhone不支持无线充电，所以需要套上内置有线圈的专用外壳才能使用。

　　电场耦合方式不使用线圈

　　另外，麦克赛尔的充电座有为一部终端充电和为两部终端充电的款式。两部款的尺寸为鼠标垫大小，可在左右各放置一部终端。内部排列了14个线圈，左右各7个，用这些线圈覆盖了充电座的广大范围。由此，终端可以比较自由地放置在充电座上。在7个线圈中可最多自动选择3个能高效传输的线圈来供电。

　　日立麦克赛尔2011年11月还面向“iPad2”上市了无线充电器“AIR VOLTAGEfor iPad2”。该充电器未采用Qi规格，而是全球首次采用了“电场耦合方式”。

　　电场耦合方式不使用线圈，而是在供电侧和受电侧设置电极，利用二者之间产生的电场供电。为iPad2套上内置有受电用电极的专用外壳来充电。

　　电场耦合方式的特点是，输出功率比Qi大，即使电极之间的位置稍有偏移也可维持高传输效率。模块由村田制作所开发。

　　

 

　　EV的无线充电方面，采用磁共振方式的汽车厂商比较多。

　　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。

　　汽车的车底到地面一般有15cm左右的距离。如果在车底安装受电线圈，在自家停车场的地面埋入供电线圈，便可在停车时充电。能够省去连接充电线缆的麻烦。

　　另外，磁共振方式不同于电磁感应方式，无需使线圈间的位置完全吻合。即使停车位置与固定位置稍微错开，线圈之间也会共振。
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