解释无线充电技术在多层生态系统结构中的应用

随着物联网（IoT），可穿戴设备和设备的发展，消费者已经厌倦了需要频繁充电的杂乱电缆和电池. 无线充电的优点远远超出了摆脱电缆束缚的范围. 市场上各种当前的近场和远场充电无线技术，包括感应，谐振，RF，超声波和红外充电，所有这些都需要遵循不同的标准并需要不同程度的折衷. 随着人们对无线世界的向往，预计充电技术将迅速发展.

什么是无线充电？各种技术之间有什么区别？

我们首先回答这些问题.

许只是将无线充电理解为感应或短程共振充电. 尽管两者都是无线充电的形式，但它们并不代表全部. “无线”是指消除电缆和适配器；消费者真正想要的不仅是摆脱电缆的束缚，而且还要避免繁琐的操作并保持不间断的能源供应.

电感和共振近场方法不能满足消费者的需求. 无论是感应充电还是谐振充电，它都简单地将“插入”替换为“放置”. 幸运的是，包括射频，超声，WiFi和红外在内的新技术不断涌现.

永恒的力量听起来很棒，前途光明，但是蜿蜒的道路需要多个实体共同努力，以建立一个动力链金字塔.

无线充电技术具有多层生态系统结构

1. 设备制造商处在供应链金字塔的顶端，因为我们每天都在使用这些设备，并且正面临着用户体验的最前沿. 其中包括各种品牌的手机，运动手表/健康手链，智能家居和汽车. 据报道，英国发起了一项旨在建立“充电渠道”的活动，以减少电动汽车用尽的机会. 预计英特尔还将在2017年发布无线笔记本电脑. 谷歌和其他公司正在努力构建各种电动汽车无线充电系统. 每个设备制造商都有自己的功率和，例如充电板和支架. 设备制造商决定使用哪种计费方式来优化用户体验并确保最大的回报.

2. 金字塔的中间包括标准机构，技术促进者和系统制造商. 中间层对于消费者来说是看不见的，但是对于最终成功和采用技术至关重要. 随着不断引入新技术和方法，该层面临的主要风险是过时.

在过去的十年中，已经建立了各种充电标准，以使近场充电技术标准化. Qi标准的发起者是无线充电社区（WPC）（归纳式: 短程单设备）. 成立于2008年，目前声称拥有200多家会员公司. 其传输功率约为5W，足以满足智能手机的要求. Rezence标准的发起者是A4WP（谐振充电: 更大范围内的多设备充电）. PMA与Qi非常相似，区别在于工作频率.

收费标准定义了设备之间的兼容性. 根据Qi标准设计的充电板无法为根据PMA规范设计的手机充电. 每个标准都定义了无线设备的线圈耦合类型，配置和通信协议. 为了适应使用不同收费标准的设备，基础设施公司必须同时支持这两种情况.

2015年6月，源联盟（A4WP）和电源事项联盟（PMA）宣布了一项战略合并，动摇了整个无线充电行业. 2015年11月，合并后的新组织更名为AirFuel联盟. 此次合并是实现长期目标的重要一步: 无论身在何处，无论是在餐厅，汽车还是家中，消费者都可以与设备进行互操作，这非常方便.

射频，超声和红外技术已经参与了远场充电. 无论采用哪种技术，概念都是相似的，但是特定的传感器技术却不同: RF在天线之间使用天线手机wifi无线充电原理，传输到发射机的光将光能转换为电能，而超声将超声压力转换为电能. 每种技术都有一定的局限性: 超声波和光不能穿透墙壁，并且射频功率会随着距离的增加而严重衰减.

所有这些技术的目的是将功率传输到耦合设备的特定位置集中，而不是在空间中均匀分布. 这种定向传输可以避免健康问题并提高传输效率. 就像近场充电一样，支持某种技术的无法使用通过不同介质传输光束的功率发射器来充电. 基于RF的健康手表无法与超声功率发射器通信.

这些标准定义了每种设备进行通信的语言. 尽管标准机构之间的竞争是一件好事，但仍需要合并特定的应用程序以确保互操作性.

技术推动者是设计和制造IC和发射器并将其提供给设备制造商的公司. Maxim Integrated和其他半导体公司提供专门针对近场无线充电的各种电源产品和解决方案. 这些公司不仅具有创新能力，而且符合充电标准设定的规范，并具有领导市场的能力. 例如，Energous和Ossia正在努力引领通过射频功率IC进行近场充电的趋势.

系统制造商为现有消费产品设计附件，使他们能够进入无线充电领域. Powermat是不支持无线充电的手机中间技术的一个很好的例子. 他们制造充电环，该充电环与充电板结合使用以为手机充电. uBeam致力于提供一种由超声波充电的手机外壳. 两家公司并未将无线充电技术嵌入消费设备中，而是专注于制造配件以为现有产品提供完整的解决方案.

系统制造商的成功高度依赖于基础架构. 如果在办公室桌上嵌入了充电板，或者在会议室中安装了超声波路由器，则消费者更有可能使用兼容的配件.

3. 安全性和基础设施是金字塔的最底层，在加速无线充电的普及方面鲜为人知. 根据IHS 2014年的调查数据，有70％的消费者每天至少需要为一台设备充电. 家庭，办公室和汽车是人们为设备充电的常见环境. 无线充电部署有两种方式: 设备不仅应支持无线充电技术，而且还应具有足够的热点进行充电. 一旦基础架构到位，它的流行就自然而然.

安全性是无线充电的重要部分，尤其是远场电力传输束. 射频（RF）安全性取决于在不损害人体健康的前提下可以施加的辐射量. 联邦通信委员会（FCC）规定了人类暴露于射频场的水平. 安全级别是根据信号频率及其所携带的能量组合来指定的. 各种RF技术都尽可能地使用弱能量包，然后在接收端进行累积，以将这些能量包转换为可用能量级别. 吸收率（SAR）用于定义这些限制. 已经发现，在某些频率和功率水平下，人皮肤的温度在其他频率下以可比较的功率水平升高. SAR规定了可在人群附近使用的频率范围和功率水平，以最大程度地降低温度升高. ANSI将SAE J2954用于无线充电设计，并将UL 2750用于无线充电安全. J2954对于确保不同供应商的发射器和之间的互操作性至关重要. 美国保险商实验室协会（UL）也在制定低能近场能量传输的要求. UL 2738适用于感应近场能量传输系统. UL还制定了电动汽车无线充电系统的安全要求. 这些规定要求最终产品必须安全才能投放市场供消费者使用.

宜家是第一家宣布在家庭和办公室环境中部署无线充电的公司，并且汽车也开始包括无线充电控制台. 设备和系统制造商是否应该与办公设备公司合作，在每个会议室的每张桌子和/或路由器上安装充电板？

“是好是坏，美国是驾车的国家. 为了达到这个目的，有90％的美国人声称通常开车，据报道，汽车的平均时间为每天87分钟. “-美国广播新闻调查，美国运输.

消费者接受任何创新技术都需要时间. 无线技术公司需要积极寻求与现有设施制造商的合作，以加快这一过程. 随着房屋变得越来越智能，将无线能量传输技术嵌入安装在天花板上的智能火灾中可能是值得的. 随着移动和物联网设备的爆炸性增长手机wifi无线充电原理，通用汽车，丰田和菲亚特/克莱斯勒等公司已开始为智能手机提供无线充电，并且预计车载和近场无线充电的普及将进一步加速.

结论

无线充电不仅涉及省去电源线，而且还涉及电源管理和便利性. 它不限于感应或谐振充电. 远场充电是创新的关键. 我们的电子设备必须足够聪明才能充电. 但是，主要参与者有机会通过建立自己的充电技术来加速其普及. 在无线充电商业化的早期阶段，基础设施公司面临着过早淘汰的风险. 无线充电OEM公司必须主动与现有的基础设施建设者建立合作关系，以使用当前的标准来促进消费者的认可.

无线充电技术的普及具有多层生态系统结构. 消费者最终接受每种方法都需要多个实体之间的紧密合作: 半导体，消费设备，家具，零售，汽车和公共设施.

在不断变化的生态系统中占据主导地位的无线充电技术可以生存并最终发展壮大.

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