汽車無線充電技術

無線充電的原理並不複雜，就是中學物理學到的電磁感應。 標準的建立，讓無線充電技術加速了商用進程。 在德國慕尼黑，早就開始進行家用無線充電的測試。

無線充電聽起來是個不錯的點子，現在已經有一些設備可以實現它：電動牙刷，遙控器，還有一些智慧型手機。各種型號的電源、充電器，亂成一團的電線，這些都是過去的噩夢了，現在，你只需把電子設備放到一塊充電墊上。
今年的諾基亞紐約發布會上，諾基亞向我們展示了回家以後隨手把手機放上充電墊邊充電邊聽音樂的場景。Lumia920 內置了無線充電接收器，不久的將來，在美國本土的香啡繽店面和倫敦希思羅機場都將有無線充電器可用。
無線充電的原理並不複雜，就是中學物理學到的電磁感應。但這么多年一直沒有流行開來，在於業內沒有統一的標準。2008 年末業界同盟共同努力推動建立了無線充電聯盟，之後推出了國際無線充電的 Qi 標準，大大加速其商業化進程。
該聯盟的成員包括諾基亞、三星、德州儀器、華為等公司，覆蓋無線充電解決方案各生產環節。Qi 採用了目前最為主流的電磁感應技術，目的是為所有電子廠商提供統一的通用標準。
在今年剛落幕不久的中國國際信息通信展上，15 家企業展示了超過 70 款支持 Qi 標準的無線充電產品，一款三星手機通過特殊的無線充電背殼可以實現無線充電;一把特製小巧的無線充電“鑰匙扣”可以插在 Android 手機上充電;一些無線充電設備安裝在汽車裡。
標準的建立，讓無線充電技術加速了商用進程。這項被寄予厚望的技術，在不久的將來或許會像藍牙一樣被廣泛運用於各種設備。
電子設備的無線充電前景
或許有人還對幾年前的一款產品“Power Mat”(能量墊)有印象。

將手機裝上背殼，將背殼放在充電面板上，就可以對手機充電，不需要再有任何插頭或電線。背殼就相當於在手機上安裝個接收器。這款產品在當年受到不少 iPhone、黑莓等用戶的追捧，因為它可以同時為幾個不同的電子設備充電，十分方便。
無線充電的效率並不總是像插在電源插座上充電那么高，為了提高磁感應充電方法的速度，製造商打算直接在電子設備內部為無線充電接收器留出空間。諾基亞已經這么做了，另一些廠商正研究如何把無線充電技術整合到近場通信晶片里。蘋果公司似乎並不熱衷於此，它不是無線充電聯盟的一員，在新款 iPhone5 里，也沒有內置無線充電接收器。蘋果高級副總裁 Phil Schiller 在產品發布會結束後，接受了 All Things Digital 的採訪。他認為，現在的無線充電模組依然是需要連線到牆壁上的供電處，不會比有線充電方便很多。相反，USB 傳輸線更為普及，可以隨時連線到餐廳、計算機甚至是飛機上的充電處;如果要弄一個插在牆上的裝置，再讓這個裝置為其他裝置充電反而會將事情複雜化。
但蘋果公司也並非無動於衷，今年 6 月，蘋果申請了一項與 iOS 擴充基座有關的專利，這個擴充基座將使用感應充電技術。此前，蘋果還申請過使用耳機線作為感應充電線圈的專利。這項專利很有意思，是將耳機線纏繞在一個圓柱形的充電裝置上，將耳機線變成充電過程的金屬導體，把電流傳導到手機中，還可以將耳機插進一個聲學充電器中，通過引起揚聲器振動從而產生電流，再通過耳機線中的金屬體給手機進行充電。目前，這兩項技術都屬於研發階段，用 iPhone 體驗無線充電，還得靠類似於 Power Mat 這樣的第三方外設。
現在的無線充電依然有很多弱點。首先比如必須讓被充電設備在 2.54 厘米範圍之內，即近磁場無線充電。要實現遠距離大功率無線磁電轉換目前還很困難，設備耗能高，浪費大。其二，無限充電的基座並不小，便攜性一般，且還是要靠插頭連線電源。最重要的是，無線充電時手機必須放在基座上不能動，不像有線充時還能拿在手上玩遊戲。
不少公司在研發新技術，使之能隔空充電，讓人們使用起來更方便。
英特爾在研發一種新的諧振無線充電技術，該技術以超級本為充電源，並且配置了相關軟體以及傳輸發射器。這種解決方案功耗較低，並且不需要將手機放在特殊的充電底座上。它能讓用戶用筆記本電腦給自己的手機無線充電。該技術有望於 2013 年下半年在基於英特爾技術的 Ultrabook 中推出。英特爾一直對無線充電感興趣，2008 年在西雅圖試驗室，他們就開始研究如何在幾英尺內使用“高效”無限傳輸供電。
位於美國麻薩諸塞州的無線電力公司 Witricity，也在開發更方便的無線充電器，有效充電距離超過感應充電所允許的範圍，他們採用和英特爾類似的諧振技術，擴展感應式無線充電的範圍，希望用通過空氣安全傳送電能的方式替代感應式充電系統。目前，witricity 已經展示了可以在一米遠的距離外傳輸電能的原型機，它還有個原型桌，可以為放置在桌子上的任何設備充電，哪怕這些設備仍在背包或錢包中。
“解放”電動汽車
無線充電對手機、電腦、相機等電子產品而言，只是個錦上添花的新功能，但對電動車產業，卻有可能是啟動整個市場的關鍵。
電動汽車無線充電沒有外露的連線器，徹底避免漏電、跑電等安全隱患。採用無線充電，可以將電源和變壓器隱蔽在地下，讓汽車在停車處或街邊特殊的充電點充電。

眾多電動車廠商都在積極探索這項技術商用的可能。比亞迪早在 2005 年 12 月就申請了非接觸感應式充電器專利。他們今年七月賣給猶他大學一輛 40 英尺的純電動巴士，這款巴士裝配著最新的 WAVE 無線充電墊。這是一位在猶他州州立大學能源動力學實驗室的領導者研究出來的。司機將巴士停在充電墊上，經歷數分鐘的等待就能充滿電。德國、日本等國也十分積極。在德國慕尼黑，早就開始進行家用無線充電的測試。日本豐橋技術科學大學在研究能夠透過 20 厘米厚的混凝土磚塊將電力傳輸給汽車的道路充電裝置。研究下一代無線充電技術的兩家公司 witricity 和富爾頓科技(Fulton Technologies)都贏得了不少主流電動廠商合作夥伴。
witricity 公司研發了能夠隔空充電的電動汽車充電器。那是個放置在車庫地上的半米寬的板子—從上面開過去，汽車就開始充電了。
Witricity 與許多公司一起合作，把這項技術推向市場。許多汽車製造商對他們的技術感興趣，如奧迪、豐田等。它與 Toyota 簽訂了價值數百萬的契約來開發靠電池供電的汽車充電器，並宣布與台灣的電子產品製造商聯發科技(Mediatek)合作來開發為可移動設備充電的產品。
另一家新創公司富爾頓科技公司的技術可以穿透幾厘米厚的大理石或車庫地板給電動車無線充電。
這些技術都比現在已有的感應充電更實用—現在已有的技術能夠讓你在自家車庫為汽車無線充電，但你必須剛好停在特定的位置上，與充電線圈校準。

富爾頓已經被美國晶片設計公司高通收購。從今年初開始，高通聯合法國雷諾及英國德爾塔汽車公司在倫敦東區科技城進行了街頭無線充電的商用測試。高通構想在購物中心的停車場和公共道路停車點建設無線充電設施，採用半動態充電，比如在交通警示燈處、獅子路口、計程車停靠點和公車站都可以設立充電點，每次充電沒必要充滿，保持 40%-80% 的電量即可。倫敦政府正在考慮建造覆蓋整個城市的建造網路。
目前，阻礙無線感應式充電技術大規模運用的瓶頸主要是對於輻射的擔憂，因為無線充電會產生強大的磁場。當人或動物位於電動車和充電裝置之間時，有可能帶來電磁傷害。所以確保無線充電系統的安全性也是一個關節點，在這方面，各家公司還需要大量的測試和改進相關技術。
無線供電技術其實早點很多年前就有概念，並且有不少專家希望在此有些突破，基本上無線供電技術可以採用以下方法:

電磁耦合

電磁耦合對電源工程師來說，再也熟悉不過了，變壓器就是利用這個原理來傳遞能量。如果把變壓器的兩個繞組分開，就是某種意義上的無線供電。電動牙刷的充電就是個典型案例，但是用電磁耦合的方式有很大的缺點，沒有高磁導率的磁芯作為介質，磁力線會嚴重發散到空氣中，導致轉遞效率下降，特別在兩個線圈遠離的時候，下降的非常厲害。所以不適合大功率，遠距離的無線供電。

光電耦合

把電能轉化為光能，比如雷射，通過光將能量傳遞到目的地再轉化為電能。這種無線供電技術比較直觀，而且光電轉換技術也相對套用廣泛。但是光的傳遞路徑具有缺陷，就是傳遞路徑中不能有障礙物。所以這種技術，也是有很大的套用缺陷。

電磁共振

電磁共振這個名詞有點陌生，據說其原理類似聲波共振的原理，兩種介質具有相同的共振頻率，就可以用來傳遞能量。WiTricity的技術就是採用了這種原理。他們稱之為非輻射性電磁共振。當然這可能並不是說該項技術沒有輻射，但的確和我們普通概念中電磁輻射有很大不同。
據美國物理學家組織網7月21日（台北時間）報導，現有多個研究小組正在設法利用無線電波為低能耗微型設備提供能源。藉助該技術，美國杜克大學已研發出一款帶有鳴音提醒功能的安全帽。