揭示无线充电技术: 如何摆脱电线的束缚

无线充电. 电源设备（充电器）将能量传输到使用电的设备. 该设备使用接收到的能量为电池充电，还用于其自身的操作. 由于充电器和用电设备不通过电线连接，因此充电器和用电设备都可以裸露而没有导电触点，从而完全消除了因充电物理接口不一致而造成的麻烦.

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无线充电也称为力传输（WPT），在某些消费者级别的可穿戴产品（如智能手机，智能手表和健康手镯）中风行一时，但这种想法已经存在了很长时间. 世纪时间到了.

无线充电技术的发展可以分为四个阶段:

·1890年，物理学家和电气工程师尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）已经进行了力传输实验，以实现交流电的产生.

·2007年，麻省理工学院的研究小组完成了一项实验，该实验可以实现最长的传输距离，达到2.7m

·2014年，戴尔加入A4WP阵营，代表了笔记本电脑无线充电的时代.

·2017年，iphone加入了无线充电大家庭，手机的无线时代正式到来

在2017年9月的Apple会议上，无线就是未来

我们通常认为电和磁是相关的，因此在讨论无线充电原理时，大多数都基于或源自电磁感应现象. 当前，实现力传输的主要方法有四种:

电磁感应法

简而言之感应式无线充电，电磁感应方法使用电流通过线圈产生磁场，以实现近场源. 在发展方面，电磁感应充电设备类似于变压器. 发射端（电源端）和接收端（接收端）都有一个线圈. 发射端线圈连接到有线电源以产生磁场. 结果，会向电气设备产生电流.

在所有无线充电产品中，大多数都是基于电磁感应方法的. 它们包括小型家用电器，如电动牙刷，电动剃须刀，无绳电话，以及智能终端，如手机和PAD. 基于电磁感应方法的无线充电技术的主要挑战来自对充电设备位置的苛刻要求，充电距离的限制以及线圈感应产生的热量.

磁共振方法

磁共振类型也称为共振类型. 它由一个能量传输设备和一个能量接收设备组成. 当两个设备调整到相同的频率或以特定的频率谐振时，它们可以彼此交换能量. 该原理与声音的共振原理相同. 布置在磁场中的相同振动频率的线圈可以彼此供电.

与电磁感应方法相比，其垂直距离已大大提高，并且不需要严格对准；这些优势激发了公司的研发兴趣，并且该技术被认为是未来最广泛使用的技术. 一种为电动汽车无线充电的方法. 当前，磁共振无线充电面临的最大挑战是产品的商业化.

方法

基于波方法的无线充电技术与早期使用的矿石类似. 它主要由微波发射装置和微波接收装置组成. 它可以捕获从墙壁反弹的波能量，并在根据负载进行调整的同时保持它. 稳定的直流电压. 此方法仅需要将发射器安装在墙上的插头上，并将“蚊子”安装在任何低压产品上. 这种方法为无线充电带来了极大的自由和便利.

电场耦合方法

电场耦合，也称为静电耦合或电容耦合，由于存在分布电容而成为一种耦合方法. 耦合是指从第一级到第二级传输信号的过程. 这是交流耦合. 电场耦合涉及通过电容在电路的不同节点之间传递信号或能量.

电场耦合在能量中的应用是无线充电原理的本质. 在场耦合无线充电模式下，充电基座和被充电设备不使用高频磁场感应磁场，而是使高频电场直接通过两者之间形成的电容器. 这种充电方法成本低，对准要求低.

电场耦合方法的结构很简单. 只要在供电站指定的充电区域内，无论产品放置在哪里，它都可以供电. 此外，由于电极可以变薄，因此具有其他方法（例如产品）不易使用的功能.

无线充电的各种原理的比较

无线充电技术标准

事实上，当前的无线充电技术仍不成熟，不仅该技术发展缓慢，而且标准尚未统一. 当前存在三种主流的无线充电标准: 电源事项联盟（PMA）标准，Qi标准和源联盟（A4WP）标准. 不同标准的充电设备不能相互充电. 下面我们简要介绍这三个标准.

PMA标准

PMA标准（电源事项联盟）是由Duracell Powermat发起的. PMA采用基于电磁感应方法的无线充电技术，致力于为符合IEEE协会标准的移动电话和电子设备创建源标准，并在无线充电领域处于领先地位. 此外，Powermat是源联盟（A4WP）标准的支持成员之一.

目前，AT＆T，谷歌和星巴克已加入PMA联盟（Power Matters Alliance的缩写）. 目前，金霸王Powermat已发布了使用Power Matters Alliance标准的WiCC充电卡.

Qi标准

由Qi标准无线充电联盟发起的源联盟（WPC）是世界上第一个推广无线充电技术的标准化组织. Qi使用基于电磁感应的无线充电技术.

Qi联盟拥有最多的成员，包括TI，飞利浦，HTC，诺基亚，三星，索尼爱立信，百思买和其他知名公司已经是该联盟的成员. 只要具有Qi徽标，不同品牌的产品都可以使用Qi无线充电器进行充电，从而克服了无线充电“普及”的技术瓶颈. Qi将在不久的将来用于手机，相机，计算机和其他产品. 无线充电器充电为无线充电的应用提供了可能性.

A4WP标准

A4WP标准，即源标准联盟，是由美国高通公司，韩国三星公司和上述Powermat公司共同创建的. A4WP联盟还包括Ever Win Industries，Gill Industries，Peiker Acustic和SK Telecom等成员.

A4WP使用基于磁共振的无线充电技术，旨在为包括电子产品和电动汽车在内的电子产品的无线充电设备建立技术标准和行业对话机制. 无线充电联盟将重点介绍与Qi的“电磁感应技术”不同的“电磁谐振无线充电”技术，两者都有自己的优势.

两个主要的无线充电技术联盟，即源联盟（A4WP）和电源事项联盟（PMA），现已合并. 合并后的联盟更名为“空中燃油联盟”（AFA）. 新名称表示这两个小组将共同努力，尽快统一智能手机和平板电脑的无线充电解决方案标准，并与源联盟（WPC）的Qi无线充电标准展开竞争.

无线充电标准的比较

无线充电市场不仅限于手机

2012年，诺基亚发布了首款支持无线充电的手机. S7 / S7edge等. 倡导自由和自由是人的天性. 在这个阶段，人们已经解决了数据的无线传输，而电源线一直是人们克服的目标. 无线充电只是一个机会. 手机终端的无线充电实际上只是一种行业需求.

据估计，到2024年，支持无线充电的智能手机的年出货量将超过12亿部. 2016年，全球无线充电市场规模约为34亿美元，预计到2022年将增长到140亿美元，年均增长率为27％.

随着物联网感应式无线充电，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. 人们对无线世界的渴望将导致无线充电市场的快速增长. 除了应用于手机外，无线充电技术还将用于许多消费电子终端产品，例如智能手表和平板电脑. 市场空间可以达到数十亿元，潜力巨大.

无线充电还可以在某些特定位置（例如物流行业）充分发挥其优势. 在这个阶段，阿里·凯尼奥（Ali Cainiao），京东物流（JD Logistics）甚至美团（Meituan）都宣布了他的无人驾驶战略，以促进自动物流和自动配送. 无线通信已经可以完成无人值守的数据收集，但是电源仍然是一个难题. 如果我们仍然必须通过人工或其他方式在仓库中排队并给机器人充电，这将非常不便.

如果进行无线充电，则将在固定路线或固定站点的车站使用无线充电. 使用无线充电将充电和电源结合起来，完全释放了机器的人力和自我管理能力，这将大大降低存储成本. 降低存储成本.

除消费电子产品外，新能源汽车是无线充电应用的另一个广阔市场. 无线充电具有很高的安全性，受天气的影响较小，并且节省了道路空间，因此比充电桩更适合电动汽车. 同时，充电站，充电桩等设备的建设速度难以跟上电动汽车的增长速度，成为制约. 电动汽车发展的瓶颈，因此无线充电将在促进电动汽车的推广中发挥重要作用.

无线充电的技术瓶颈

无线充电技术尚未形成世界通用标准. 不同运营商的终端电源参数是不同的. 结果，无线充电技术只能应用于局部区域和某些产品. 由不同的无线充电标准引起的不兼容性是其发展的主要障碍. 经过多年的混战，各种标准的成员现在正在融合.

PMMA联盟的发起人Powermatt也是A4W Alliance P的发起者之一； A4WP联盟的成员，高通和三星都加入了反对的Qi源联盟； TI还使Qi和A4WP联盟的成员成为了现实，我相信不久以后，收费标准的统一是必然的趋势.

由于无线充电技术已经存在了很长时间，为什么除了缺乏统一的标准外，直到今天它还没有在日常生活中得到广泛使用？因为在当前的科学技术条件下，仍然有许多问题需要解决.

1. 充电距离短: 无线充电的发送设备和接收设备之间的距离不应太远，在1-2米的距离内仍能达到满意的效果，但是一旦延长距离，能量衰减将变大. 非常严重.

2. 低功率转换功率: 无线充电能量损失大，传输效率不高，容易造成功率浪费. 无线充电器的转换率最高只能达到85％，损耗会随着距离的增加而增加.

3. 容易受到干扰: 传输电能的波容易受到干扰. 电磁共振技术也容易产生干扰和相互干扰. 不仅寄生电容和外部磁场，甚至连接的设备也会干扰充电磁场，从而影响充电. 效果.

4. 存在辐射: 尽管专家认为电磁辐射不会对健康构成威胁，但电磁波对人体的影响是复杂的，需要长期的数据积累. 这个过程就像人们花了数十年才能确认二手烟一样. 会导致癌症.

此外，由于无线充电的高技术含量和巨大的经济成本，其成本比目前广泛使用的有线充电和通用充电器高得多. 因此，无线充电技术需要“飞入寻常百姓家”. 还有很长的路要走.

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