无线充电技术市场

需要电源接口才能转变为完全无线的环境，而无线充电有可能最大限度地减少物理电气连接。

Wired & Wireless Technologies （WAWT） 的思想领袖网络研讨会系列展示了无线电能行业的第一个联合行业面板式网络研讨会，讨论新兴的“远程无线充电技术”。

WAWT 创始人兼首席分析师 Dinesh Kithany 主持了会议，并主持了行业思想领袖、Airfuel Alliance 总裁 Sanjay Gupta；TransferFi 联合创始人兼首席执行官 Aashish Mehta；Energous 营销和业务发展高级副总裁 Neeraj Sahejpal；Ossia Inc 创始人、总裁兼首席技术官 Hatem Zeine；和 Wi-Charge 首席商务官 Ori Mor。

在90分钟的电源包装研讨会讨论关于这一发展中的技术，已链接到无线供电的范围广泛的产品未来的最重要的事实。这是一个涉及为传感器、电池、物联网设备和其他设备供电的无线技术的全球性问题。

讨论的主题涵盖了与无线电力技术当前状态相关的各种问题，并概述了各种远距离无线电力解决方案。在接下来的 5 到 10 年内，技术的预测和前景将得到完善，以确定所提供的解决方案是否能够涵盖任何应用程序，以及它们能够做到的功率有多大。特别是“远距离无线电力技术是梦想还是现实？”这个问题的切实解决方案。将会给予。

航空燃料联盟

图 1：AirFuel 的特性（来源：AirFuel）

该技术提供的最大功率目前在 1 瓦左右的范围内，可以在 900Mhz 频率的三维域中同时为多个设备供电和充电。

传输网络

Aashish Mehta 是 TransferFi 的首席执行官，该公司希望在电气连接方面改变世界并允许轻松获得电力（见图 2）。它预示着电气连接的新革命。Mehta 说：“我们创办公司的初衷是希望能够随时为每个人提供能源。有了这个愿景，我们可以以更简单、更轻松的方式在电气连接方面改变世界。但本质上，该公司目前的使命是创建一种安全高效的远程无线电力网络技术，使用无线电频率进行数据传输。”。 主要问题与大范围的无线电力传输有关。不幸的是，目前，与物联网工业相关的成本的 60% 以上都与布线和安装有关。

因此，无线电源解决方案的主要目的是完全消除电缆。这将减少 50% 的布线成本和 80% 的工作时间。这对每个人来说都是很大的节省。技术挑战不仅涉及电能在空气中的传输，还涉及能量共享自动校准、载波波形优化以及数据和管理等领域。使用 360° 全向天线，您可以传输信号并创建一个自动校准系统，该系统被简化并且能够为多达 32 个设备找到正确的路径。该公司正在优化光束的方向，还包括距离、反射、功率和干扰。

图 2：TransferFi 项目（来源：TransferFi）

TransferFi 正在开发第一个没有电源线和数据线的商业系统，其中一项专利已经获得，另外两项专利正在申请中。该系统提供多设备充电架构，用于大容量能源，例如消费电子、先进汽车、医疗设备和企业解决方案。

能源公司

Neeraj Sahejpal是高级副总裁，市场营销和业务发展Energous. 该公司坚信无线充电技术在所有不同的应用中都代表着巨大的机遇。与无线通信发生的情况类似，没有单一的技术可以解决无线电力传输问题。需要的是一系列技术，因为每个应用程序和需求都有特定的解决方案。监管机构目前可能不允许全功率传输。这在受控环境中可能是可能的，但目前在消费者环境中这是不可能的。无线电力传输系统将很快以不同的额定功率和不同的距离范围提供。要分析的另一点与传输和接收解决方案的效率有关。公司将市场划分为三个区域，如图3所示。 Sahejpal 表示：“我们将市场划分为三个区域：近场范围约为 5 厘米，然后是中场范围，最长可达 1 米，用于桌面应用。然后是远场，其范围可以超过 15 米。目前，我们看到远场市场出现了显着的扩散。投资于该领域的公司众多”。可以考虑将不同的基于区域的技术用于广泛的不同应用，如下所述：

近场（可达 0.5 厘米）：适用于可穿戴、耳戴式设备、医疗传感器、智能眼镜等应用；

中场（最多 1 米）：适用于家庭物联网（智能家居）、游戏设备、智能眼镜、智能手机、耳戴式设备、可穿戴设备、笔记本电脑和计算机外围设备。

远场（最远 15 米）：适用于军事、公共、安全、工业物联网、智能家居、智能建筑、传感器和零售应用。

图 3：不同类型的能量传输（来源：Energous）

能量收集套件由一个非常小的发射器和一个接收器组成，很快就会生产出许多具有不同功率水平的模型。该解决方案将消除为设备供电和为电池充电的障碍。不再需要电线，不再需要笨重和危险的连接。基于射频的无线充电技术具有诸多优势，此类解决方案的市场也在不断增长。该解决方案涉及同时为多个设备充电和供电，而无需注意它们的位置。公司也在开发系统，即使没有光学范围也能以类似于 WiFi 的方式远程发送能量。涉及的应用程序很多，实际上涵盖了所有行业领域。

能源分配的重点正在转移。将不再有单一电源为单个设备充电，而是有一个较大面积的有源能量传输系统。能量的收集和分配是由一个非常小的发射器和一个接收器组成的套件进行的。我们不是在谈论充电，而是在谈论可以在本地为电池供电设备充电的无线供电设备。因此，无线电能是同时远程向各种设备供电的能力。通过这种方式，可以持续为低功耗和更强大的物联网设备供电。积极收集和使用能源将成为所有部门的现实。如上所述，即使距离超过 5 米，它也可以为设备供电。使用智能编程可以轻松地同时为多个设备充电。此外，多发射机 （Tx） 拓扑可以增加活动区域的覆盖范围。该系统将非常容易使用。无论是涉及工业物联网传感器、商业标签或智能购物车，还是电子货架标签 （ESL），此过程都将触手可及。此外，无需更换传感器的电池，因为安装方式简单、成本最低且无需维护。涉及无线能量收集的开发工具包之一由 Energous Corporation 制造。这包括：该系统将非常容易使用。无论是涉及工业物联网传感器、商业标签或智能购物车，还是电子货架标签 （ESL），此过程都将触手可及。此外，无需更换传感器的电池，因为安装方式简单、成本最低且无需维护。涉及无线能量收集的开发工具包之一由 Energous Corporation 制造。这包括：该系统将非常容易使用。无论是涉及工业物联网传感器、商业标签或智能购物车，还是电子货架标签 （ESL），此过程都将触手可及。此外，无需更换传感器的电池，因为安装方式简单、成本最低且无需维护。涉及无线能量收集的开发工具包之一由 Energous Corporation 制造。这包括：成本最低，无需维护。涉及无线能量收集的开发工具包之一由 Energous Corporation 制造。这包括：成本最低，无需维护。涉及无线能量收集的开发工具包之一由 Energous Corporation 制造。这包括：

发送硬件；

接收硬件；

用于监视和控制 Tx 和 Rx 的移动应用程序；

Tx 和 Rx 图表和布局文件；

Tx 和 Rx 天线设计文档；

Tx/Rx 机械文件；

为客户设计的工程天线仿真研究；

评估天线设计的技术支持，具有 HW/FW 集成；

用于优化覆盖范围和功率的 Tx 天线（可选）；

固件 SDK（可选）。

具有单天线或双天线、功率为 200 mW 的物联网跟踪器设备，或用于在 15 cm 距离内多次充电且功率为 5.5 W 的 WattUp PowerHub，将是有趣的应用。

奥西亚公司

Hatem Zeine 是 Ossia Inc 的创始人、总裁兼首席技术官，该公司旨在将无线电能技术推向世界。Hatem Zeine 表示：“我们在这项技术上拥有多项专利。我们不是在谈论充电，而是在谈论可能会或可能不会在本地为电池充电的无线设备。无线电力是为设备供电的能力，尤其是构成当今市场大部分的物联网设备。如今，技术承诺向小型设备提供无线电源，并且很快将适用于最强大的设备。分析物联网市场及其增长，到 2030 年将有大约 5000 亿台设备（思科估计），其他估计表明有数万亿台设备。因此，未来大多数物联网设备都将是无电池的。这些设备不会位于充电域内，而是位于充满能量的三维区域，由特殊发射器提供。” 目前有类似 WiFi 的技术可以保证无线供电距离长达 10 米，具体取决于设施的设计。无线电力分配还允许控制设备及其分类。事实上，并非所有设备的供电需求都相同，您可以决定为哪些设备供电以及向每个元件分配多少能量。因此，无需更换难以触及的传感器中的电池。此外，安装程序简单且具有成本效益，无需维护。为了实现这一点，Ossia 有一项专利技术，叫做 Cota，它类似于 Wi-Fi，具有相同的 Wi-Fi 场景。距离范围为 10 米，具体取决于系统的设计。Ossia 已获得其专有无线电能技术 Cota Real Wireless Power 的许可（参见图 4 ） 以实现基于物联网的应用程序的更广泛部署。就像 WiFi 一样，Cota Real Wireless Power 允许从远处、在移动中而不是在多个设备的视线范围内进行操作。这项技术使物联网设备得以普及，消除了对电池和电源线的依赖。无线技术提供：

远程能源分配系统；

仅为所需设备供电；

设备运动时持续供电；

即使设备不在光学范围内也能供电；

安全性，例如 Wi-Fi 和蓝牙。

其运作程序包括以下几个阶段：

Rx发送信标信号，Tx检测输入信号的相位；

Tx 发出时间反转信号给 Rx 供电；

Rx 发出信号，可以从墙壁和其他物体上反弹；

Tx 像以前一样输出反相信号，仅使用可用路径。

Cota 保证技术标准以确保兼容性和互操作性。它还提供参考设计套件 （RDK）、发射器 （Tx）、接收器 （Rx）、软件、包含操作理论和建议电路设计的完整文档，以及监管批准小组（FCC、MIC 等）。

图 4：Cota 项目（来源：Ossia）

无线充电

Ori Mor 是 Wi-Charge 的首席商务官。他说：“我们公司的研究基于充电电池限制设备使用的事实。无论是物联网传感器、工业传感器、iPhone还是电动汽车，使用时间总是短小不足。这是所有用户都面临的问题。每个人都认为为他们的设备充电是一场噩梦。电池续航能力的降低也限制了计算能力”。要为智能手机充电，您需要 10 瓦的功率。将此值乘以 100 亿台设备，即可实现所需的大量能源。该公司面临的挑战正是集中在为许多设备充电，即使距离约 10 米。移动设备的供电也是一个巨大的挑战，因为设备上的能量集中必须始终保持稳定，不断跟随物体的位置，这不是很容易。也可能发生设备保持静止但人将自己定位在发射器前面，从而中断能量束的光学范围的情况。因此，接收器必须能够适应。幸运的是，大多数应用程序不会移动并设置在同一个位置。这些是使无线电能技术采用相对较慢的一些困难情况。无线电源应该像 WiFi 一样工作，在有限的范围内并且没有光学覆盖（参见 接收者必须能够适应。幸运的是，大多数应用程序不会移动并设置在同一个位置。这些是使无线电能技术采用相对较慢的一些困难情况。无线电源应该像 WiFi 一样工作，在有限的范围内并且没有光学覆盖（参见 接收者必须能够适应。幸运的是，大多数应用程序不会移动并设置在同一个位置。这些是使无线电能技术采用相对较慢的一些困难情况。无线电源应该像 WiFi 一样工作，在有限的范围内并且没有光学覆盖（参见图5）。正是由于这个原因，用于生成和管理载波和传输的方法必须非常复杂。在这种情况下，信号可以遵循不在视线范围内的替代路径。它在几微秒内立即到达目的地。在该系统中，接收器开始向各个方向发送确认信号。该信号到达发送器，发送器重新发送到接收器。因此，建立了类似于信标的功能。后者将带有信息的信号发回。这样，如果它移动，它将在新位置被跟踪和启用。传输还包含接收器的类型和特性，以便发送器可以了解有关其供电设备的大量信息。信标在一秒钟内多次通电，甚至超过100次。这确保能量总是到达它。使用无线电源，电池寿命无限，智能处理功能更强大。

图 5：Wi Charge 项目（来源：Wi-Charge）

有线和无线技术 （WAWT）

网络研讨会以战略技术分析师和咨询公司 WAWT 创始人兼首席分析师 Dinesh Kithany 的演讲结束。他说：“我很自豪能够接待来自远程无线电能技术领域的主要参与者。我们的研究服务专注于关键领域：无线电能、电源、电动汽车充电基础设施行业，我们在这些行业提供关键市场数据（当前市场规模估计以及短期和长期预测）、市场情报、洞察以及对公司的战略建议整个价值链。我们对无线电能行业拥有最全面的研究，广泛覆盖 30 多个应用，包括汽车、移动、医疗、消费、工业、零售和基础设施相关应用。我们还涵盖广泛的无线电力技术，是基于低频的“感应和谐振解决方案”，允许为耦合设备供电；基于高频的解决方案，涵盖“共振和NFC无线充电解决方案”；以及基于超高频的解决方案，包括用于远程充电的‘基于射频、红外和超声波的’技术”。

图 6 中的表格突出显示了无线电力技术的当前状态，按频率、技术类型、功率等级和应用组进行了细分，其中简要介绍了每种技术类型和各自的行业标准。

图 6：技术进步导致出现了不同功率和频率等级的新无线充电标准，为广泛的应用/设备供电。（来源：WAWT）

WAWT 的分析强调，无线电源接收器和发射器 （Rx+Tx） 市场总量预计将从 2020 年的 7.5 亿台增长到 2025 年的 24 亿台，到 2030 年将超过 65 亿台。累积起来，WAWT 预计大约未来 5 年（2021 年至 2025 年）将出货 80 亿台无线电源 Rx+Tx。预计从 2021 年到 2030 年的未来 10 年内，使用“非耦合”距离无线充电类型解决方案的总出货量将达到约 32.5 亿台 （Rx+Tx）。

结论

未来，无线充电将不再是一种选择，而是一种不可或缺的标准方法，可为设备供电或充电。物联网设备的数量每天都在增加，而这种供电系统可能是确保完全覆盖的唯一解决方案。医院、工厂、零售店和基础设施将拥有自己的电源点。目前，一个很大的限制与电池充电和低自主性有关，这限制了任何设备的使用，无论是物联网传感器、工业传感器、手机还是电动汽车。拥有 20 台设备的人无法单独为所有设备充电。现在技术研究的重点是如何增加作用范围和范围，这将导致供电设备放置在几十米处。未来几年，在远距离、大功率无线充电方面，肯定会有惊喜等着我们。超高频肯定会起到举足轻重的作用。　　

      审核编辑：彭静