無線充電是個好技術，但為何至今都難以普及？

最新 06-04

對於無線充電相信大家都並不陌生，這項技術很早就有，此前眾多的廠商都有力推過，比如谷歌、英特爾、三星等，但是到目前為止，無線充電都始終沒有得到廣泛應用，甚至英特爾都放棄了，去年英特爾還賣掉了其無線充電業務部門。那麼影響無線充電技術普及的障礙有哪些？

短距離無線充電存在諸多限制

對於無線充電，大家了解得最多的應該是無線充電聯盟推動的Qi標準，另外還有來自A4WP和PMA的相關標準，然而這幾大聯盟雖然能夠實現無線充電，但由於都是採用電磁感應技術來實現電力傳輸，因此有著各種各樣的制肘。

就拿應用最廣的Qi標準來說，其在實施無線充電的時候，不但對手機的擺放距離有嚴格要求，同時在手機的擺放位置上要求都比較苛刻。就方便應用來說，這種短距離的無線充電方式未免能夠吸引更多的消費者的興趣。

無線充電聯盟（Wireless Power Consortium）主席門諾·特里夫斯（Menno Treffers）說：「當我們開發無線充電標準時，最重要的因素就是安全、效率以及成本。而當你想要開始遠距離傳輸電力時，上述因素就會變得更為困難。」

無線充電市場擁有巨大潛力，市場研究機構IHS Markit預計，即使真正的無線充電技術正在湧現，老式笨重的充電技術將繼續佔據主導地位，比如無線充電聯盟推出的Qi無線充電器或星巴克中的Powermat。

自從2013年以來，星巴克就開始為顧客提供通過Powermat為手機充電的能力

IHS Markit分析師維姬·尤素福（Vicky Yussuff）預測，到今年年底，無線充電接收器的出貨量將達到3.25億部，而去年為1.4億部，到2025年可達到20億部。但是短距離的墊式無線充電器將繼續佔據主流。

確切地說，將當前這些墊式無線充電設備稱之為「無線充電」其實並不準確。你可以將三星旗艦智能手機Galaxy S8放在「無線」充電座、充電墊或支架上，但這些充電設備本身與附近插座相連。的確，這樣充電很方便，但這不是真正的無線充電。

三星Galaxy S6 Edge與無線充電墊

總部位於舊金山的無線充電技術開發商Energous首席執行官史蒂芬·里佐內（Stephen Rizzone）表示：「從消費者的角度來看，我們認為這些方案還不夠好。如果必須要將移動設備放在充電設備上，那麼它們就不能稱之為真正的移動設備了！

無線充電技術開發面臨的挑戰比比皆是：這種方案必須實用、廉價，能夠同時為多個設備充電，並位於電源發送器的合理範圍內。電源發送器（特別是在家中）通常很難看到，事實上，在某些情況下它可能被設置在傢具或牆壁內。

在理想情況下，即使在電源發送器和接收器之間沒有直接可見的線路，充電也可進行。這樣，你就可以為口袋中的手機充電。

美國貝爾維尤無線充電技術公司Ossia創始人、首席科學家哈特姆·扎因(Hatem Zeine)也稱：「我們認為，無線電源應該像WiFi那樣。當你進入家門時，你口袋中的手機就可以自動充電。不需要將手機放在某個地方或定位於某處，甚至不必知道電源發送器在哪裡。」

此外，無線充電還應擁有更廣泛的用途，它不僅可為隨身攜帶的手機或電腦充電，也可為助聽器和其他可穿戴設備、家裡和公司聯網設備中的感測器甚至電動汽車充電。不需要使用電纜、電線或充電座。

但是傳統的電磁感應式的無線充電根本無法做到這些。

中遠距離的無線充電技術更具優勢？

正是由於短距離的無線充電技術存在諸多掣肘，於是中遠距離的無線充電技術開始興起。比如有科學家嘗試藉由激光光的光能來充電，另外還有前段時間炒的挺熱的「WiFi充電」，即將電能透過家用的WiFi網路相近的電波頻段來傳送。不過目前最為主流的還是磁共振式無線充電。

我們都知道，音叉具有「共振」這種有趣的物理性質。每支音叉都有自己的發聲頻率，當一支音叉振動發聲時，若附近有另一支發聲頻率相同的音叉，即使它沒有直接受到敲擊，也會跟著振動。音叉的共振可以說達成了能量的傳遞。同樣，磁共振式無線充電就是利用了兩個振動頻率相同的諧振電路放在一起，其中一個開始因為通電而振蕩時，另一個電路也會跟著振蕩起來，「自動」產生電流，電能就這樣被隔空傳送了。這樣的現象稱為「磁共振」，用來進行無線充電，可以讓充電距離達到數公尺，效率也有所提升。唯一的困難就是，要將兩個電路調整到一模一樣的頻率，並且維持一段時間，並不是容易的事。

總部位於美國馬薩諸塞州沃特頓的無線充電公司WiTricity很早就推出了磁共振的無線充電技術，它允許手機離開充電器的一段距離充電，同時對位置要求要沒那麼嚴格，同時還可以同時為多款設備充電。

加州聖莫妮卡的初創企業uBeam也在開發磁共振式無線充電技術。uBeam首席執行官梅瑞狄斯·佩里（Meredith Perry）表示：「我們正在做的絕對屬於前沿科學，無線充電的創意在矽谷已經瘋傳了很長時間。」

匹茲堡Disney Research的科學家們的無線充電技術今年年初也受到關注，他們建造了4.8米×4.8米的原型房間，其牆壁、頂棚以及地面都用鋁板建造。裡面有個銅極電容器，它可向房間中任意位置傳輸電力。研究人員為手機、玩具以及檯燈充電，但Disney Research短期內還沒有商業計劃。

Disney Research首席研究科學家、實驗室副主管阿蘭森·薩姆普（Alanson Sample）說：「在某些方面，真正需要權衡的是設備在安全情況下可以獲得多少電力，以及你可自由活動的範圍有多大。」

此外，另外一家無線充電技術廠商Energous也在力推其中遠距離無線充電技術WattUp。相較於傳統的線圈技術，Energous的WattUp技術提供了獨特、更加延伸的無線充電體驗。

WattUp使用電波射頻在空中安全傳輸能源，以類似Wi-Fi路由器的方式，提供了更智慧的可擴充電源。而且與感應或諧振無線充電系統不同，WattUp能從任何方向遠距傳輸電力到多項裝置。同時，WattUp採用的小型天線使用了裝置既有的印刷電路板，可省去現今競爭解決方案所需要的更大更貴的線圈。而這將加速無線充電技術應用，擴散到範圍更廣的電池供電裝置，包括智能手機、平板、物聯網(IoT)裝置、小型穿戴式裝置及虛擬實境(VR)/擴增實境(AR)裝置等等。

根據此前Energous透露的數據顯示：當發射器（發射器尺寸較小，且天線經過優化）和接收器直接接觸的時候，其整體效率可以達到 50%。而在1.5-2.5米的範圍內，其效率也可以達到 10% 到 15% 左右。

不過，Energous並沒有自己開發終端設備，而是希望與消費電子和家居設備廠商合作，並將其技術整合進去。

去年，全球知名的電源管理晶元廠商Dialog還投資了Energous，並成為了其無線充電技術WattUp IC元件的獨家供應商。據Dialog此前透露，目前Energous短距離的無線充電技術已經通過美國質量監管部門的認證，很快將會推向市場，Dialog是獨家銷售。

Energous首席執行官里佐內說：「在可預見的將來，我們認為將出現一款設備：它能夠提供網路連接，同時讓你擺脫有線電源的束縛。」

有些人認為，無線充電技術甚至可被應用於更大的房間或建築中，甚至是整個城市。4月份，無線充電標準組織AirFuel Alliance宣布在深圳推出其首款共振型智能城市生態系統，可在不同公共場所提供中遠距離無線充電服務，包括機場、地鐵站、酒店、餐廳以及購物商場等。高通和Chargifi也都在參與這個項目。

可以看到這些公司都在研發「非電磁感應」式的可以實現中遠距離無線充電的解決方案，這些技術可能成為智能手機的下一個重大創新點，目前智能手機的技術升級正處於停滯不前的狀態。有些努力依然局限於實驗室中。

先有「雞」還是先有「蛋」的難題

除了無線充電技術上的問題之外，無線充電還面臨著各種標準互不兼容的問題，各個無線充電標準各自為政，不同無線充電標準設備之間難以兼容。不過最難以解決的則是先有「雞」還是先有「蛋」的難題。

美國風投公司Sorenson Capital董事總經理羅布·呂克特（Rob Reuckert）說：「即使你擁有路由器大小的無線電源發送器，它很漂亮，可以覆蓋整棟房子，但你依然需要擁有被充電的設備。要想無線充電技術大規模普及，你必須尋求消費電子製造商（比如蘋果、三星等）的合作，需要它們的設備願意支持這種技術。」

事實上，蘋果在這個領域正發揮自己的力量。雖然蘋果還沒有像三星和其他公司那樣，為其iPhone提供無線充電功能。但據傳聞稱，蘋果將在其十周年版iPhone上加入無線充電功能。值得注意的是，今年年初蘋果加入了無線充電聯盟。這也意味著，十周年版iPhone上加入無線充電功能的可能性很高，只是現在還無法確定其是否依然採用充電座設計。

而蘋果一項被視為行業標杆，如果蘋果來力推無線充電，其他手機廠商也必然會積極跟進。這也使得無線充電行業的關注度重新高漲了起來。

此外，戴爾公司也有望於7月中旬推出Latitude 7285筆記本電腦，它將是首款內置有無線充電功能的筆記本電腦。不過，它還需要充電墊。

不過，除了蘋果、三星、戴爾這些電子設備廠商大力推動之外，無線充電要想普及還需酒店、餐廳、家居、辦公設備廠商等諸多環節共同推動。比如咖啡廳的桌子、酒店的床頭櫃等內嵌無線充電板，或者直接部署中遠距離的無線充電發射設備，實現對於各種支持無線充電的終端設備進行無線充電。但是目前這塊幾乎還是一片空白，很少有酒店、餐廳、家居、辦公設備這類第三方的廠商會支持無線充電。而這也是為何很少有手機廠商來推動支持無線充電的手機。相比之下，快充技術顯得更為實用，它並不需要第三方的支持，就可以實現提升續航能力。