无线充电技术及市场信息分析
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无线充电技术及市场信息分析
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无线充电器是指利用电磁波感应原理进行充电的设备,原理类似于变压器。在发送和接收端各有一个线圈,发送端线圈连接有线电源产生电磁信号,接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电。 

简介 

无线充电技术在 2007 年获得了 20 项专利,多种设备可以使用一台充电基站、手机、MP3 播放器,电动工具和其他的电源适配器,剪不断理还乱的情况将不会存在了。通过使用线圈之间产生的磁场,神奇的传输电能,电感耦合技术将会成为连接充电基站和设备的桥梁。当前的大部分充电器,例如iPod 和iPhone ,都通过金属电线直接接触的方式,给设备内置电池充电。无线充电技术的优势在于便捷性和通用性。缺点就是效率低和只能提供电能。而Apple 的Dock 连接器不仅仅提供电能,同时还能把音频和视频文件通过USB 接口同步到设备上。从技术上看,同时通过无线网络传输数字文件和充电还不现实。在对一些产品的实际测试中,通过 802.11b/g 无线传输协议的理想速度在3MB/秒左右,而USB电缆的传输速度要快十倍以上,达到20MB/秒以上。无线数据传输对于移动设备来说是非常费电的。因此把充电缓慢的无线充电技术和无线数据传输一起使用,还是不现实的,所以完全无线的理想生活还得等几年。不过,无线充电技术还是会给 WiFi 和电池技术带来进步的。对于不需要数据传输的设备来说,这一新技术将会大大减少用户所需各种充电器的数量。另外,通过采用无线充电技术,公共移动设备充电站将会有可能成为现实。 

相关报道 

英国一家公司发明了一种新型无线充电器,它看上去就像一块塑料鼠标垫,将手机等放在垫上就能充电,并能同时给多个设备充电。  
  据22日出版的英国《新科学家》杂志报道,这个“鼠标垫”里装有密集的小型线圈阵列,可产生磁场,将能量传输给装有专用接收线圈的电子设备,进行充电。接收线圈由磁性合金绕以电线制成,大小和形状都与口香糖相似,可以很方便地贴在电子设备上。  
无线充电技术此前已经出现,但这项新发明更为方便实用。手机等设备只要贴上接收线圈,放置在“鼠标垫”上的任一位置都可充电,不像以前的一些技术那样需要精确定位。几个设备同时放在垫子上,可以同时进行充电。充电器产生的磁场很弱,能够给设备充电但不会影响附近的信用卡、录像带等利用磁性记录数据的物品。 

发展历史 

早在19世纪30年代,迈克尔·法拉第就发现,周围磁场的变化将在电线中产生电流。19世纪90年代,爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手尼古拉·特斯拉就申请了最初的一个专利。  
  但遗憾的是,这方面的研究延迟了一个世纪。最大的障碍是传输效率太低又存在危险。电磁辐射只适合传送信息,并不适合传送能量。因为辐射无定向性可言,能量将会浪费在无用的空间中。有人设想使用定向电磁辐射,比如激光,但其可操作性不强且极具危险性。  
  香港城市大学电子工程学系许树源教授在早几年曾成功研制出“无线电池充电平台”,可将数个电子产品放在一个充电平台上,不需外接电线,透过低频电磁场自动充电,充电时间与传统充电器无异。但这一技术仍需要产品与充电器接触,它主要利用的是近场电磁耦合原理。  
  美国麻省理工学院的研究人员最近在无线传输电力方面取得了新进展,他们用两米外的一个电源,“隔地”点亮了一盏60瓦的灯泡  
  索利亚契奇的设计,非辐射无线能量传输有距离的限制,接收器越小则这个距离越短。他计算出笔记本电脑大小的物体可以在几米的范围内接受无线能量传输,“这样在每个房间安装一个发射源,就可以给整个住宅的笔记本电脑供电了。”  
索利亚契奇希望通过使用不同材料和改进技术,把效率提高到70%至80%。他们相信,改进后的设备将在3到5年内为笔记本电脑、移动电话以及其他设备进行无线充电。 

工作原理 

   物理学家早就知道,在两个共振频率相同的物体之间能有效地传输能量,而不同频率物体之间的相互作用较弱。歌唱家演唱能将装有不同水量瓶子中的一个震碎,而不影响其他瓶子就是这个道理。这也好比我们荡秋千时,只需坐在上面让下垂的双腿同步摆动就能给秋千带来动力一样。  
    
    无线充电技术正是利用了这个原理。同样,无线充电技术也应用了电磁波感应原理,及相关的交流感应技术,在发送和接收端用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的的一项技术,用户只需要将充电设备放在一个“平板”上即可进行充电,这样的充电方式过去曾经出现在手表和剃须刀上,但是当时无法针对大容量锂离子电池进行有效充电。无线充电器技术原理构图如图所示  
  最初由英国一家公司发明了一种新型无线充电器,它看上去就像一块塑料鼠标垫,这个“鼠标垫”里装有密集的小型线圈阵列,可产生磁场,将能量传输给装有专用接收线圈的电子设备,进行充电。接收线圈由磁性合金绕以电线制成,大小和形状都与口香糖相似,可以很方便地贴在电子设备上。将手机等放在垫上就能充电,并能同时给多个设备充电。 

       无线充电技术此前已经出现,但这项新发明更为方便实用。手机等设备只要贴上接收线圈,放置在“鼠标垫”上的任一位置都可充电,不像以前的一些技术那样需要精确定位。几个设备同时放在垫子上,可以同时进行充电。充电器产生的磁场很弱,能够给设备充电但不会影响附近的信用卡、录像带等利用磁性记录数据的物品。 

辐射 

      麻省理工学院的研究人员表示,身体对电场的反应很强,但身体对磁场的反应则几乎没有,因此这一系统不会影响人体健康。不过,这还只是一种推测,有研究人员对此观点表示担心,在真正应用于生活前,还需要进一步进行试验。  
  做为电子类充电产品,充电器本身避免不了辐射,所以无线充电器有辐射是必然的。但是目前无线充电器的功率很小,充电时间较长,所产生的辐射也小,应该不会对人产生较大的伤害。 

充电器端口统一化 

   为避免不必要的浪费和产生更多的电子垃圾,中国正在执行手机充电器端口统一标准化。但对于无线充电技术来说,这一点将会得到最大程度的普及:不但手机可以使用,数码相机、iPone和iPad、笔记本也都可以一同分享这种充电设备。日本富士通甚至准备推出一个更为高级的技术,将这种成功从便携式电子产品扩大到电动汽车充电中。富士通公司此举最终目的是在街头设置公用“充电点”,可以为便携数码设备以及电动汽车用户实现更方便地24小时全天候充电服务。除此之外无线充电器更聪明可节省耗能。虽然无线充电设备的效能接收在70%左右,和有线充电设备相等,但是它具备电满自动关闭功能,避免了不必要的能耗。而且这个效能接收率在不断提高,很快将能达到98%。  

  手机将内置充电接受器,并统一无线充电标准  

  要实现手机等产品的无线充电,目前必须有两个部分:发射器,与电源连接,负责向广阔空间发射电能;接收器,一般安装在电子产品上,用以接受电能。目前无线充电技术已经开始在手机产品中运用了,以iPhone手机为例,现在无线充电生产商为使其可具备无线充电功能,则对其进行了改装,安装了一种类似“苹果皮”的“衣服”。作为无线充电接收器,目前它是以增加手机充电外壳的形式出现,但相关改造产品今年中国或将可以推出。目前这个外壳被称为“Qi门”,它支持iPhone与黑莓手机,用户不需更换手机可抢先体验这一功能。在今年年末或明年年初,无线充电接收器会充分“瘦身”,成为手机产品中内置的无线充电接收芯片,只有指甲盖那么大。目前,诺基亚、飞利浦、LG、三星、索尼爱立信以及RIM等众多国际知名手机厂商都很支持这一技术,无线充电器也有可能会与手机一起捆绑进行销售。  

  手机无线充电关键在于兼容性,Qi标准可确保品牌兼容  

  无线充电技术主要利用电磁技术,在发射器将电流转化为电磁,手机通过内置芯片接收器将电磁转化为电流为手机充电。无线充电技术推广的关键在于确保各厂家无线充电器能够兼容,Qi标准的制定使无线充电有了统一的技术规范,确保同一充电器对多品牌和多产品的兼容性。无线充电联盟主席Menno Treffers对外表示,Qi无线充电标准采用的是电磁感应技术,相比于其他技术,效率和安全性都更高。Qi无线充电标准包括接口、性能以及法规三方面,这将对无线充电技术的普及是相当大的挑战,所以通过Qi标准的手机将可通过任何通过Qi认证的充电基站、底座或是其它可充电装置进行无线充电。Qi对于装置的第一项先期要求就是不得高于5瓦特,这对于一些希望笔记本电脑也能同样通过无线充电技术的厂商可能是一大限制。  

  已有厂商推出Qi标准无线充电产品,市场广泛  

  全球最大的电池和便携式照明设备商Energizer(劲量)近日表示将会很快推出支持Qi标准的无线充电器产品,并首先为苹果iPhone 3GS和黑莓Blackberry Curve 8900用户带来无线充电的全新体验。同时市场调研公司iSuppli提供的数据显示,无线充电设备市场在2013年将达到140亿美元的规模。飞利浦已经开始生产含有无线充电设置新型手机了。飞利浦X723手机已经现身,其采是3.2英寸240X400屏幕,带GPS和300万像素摄像头。可喜的是,该机将标配无线充电器Xenium Q1(Qi无线充电联盟标准),但具体上市时间和价格目前尚未透露。
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