無(wú)線充電聯(lián)盟(WPC)主席曼諾•特里夫斯與一眾嘉賓按動(dòng)手中的激光筆，當(dāng)激光束打在綠色按鈕上，一個(gè)大大的“Qi”字標(biāo)志被點(diǎn)亮。在8月31日于北京舉辦的無(wú)線充電技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)“Qi”首發(fā)儀式上，這個(gè)模仿無(wú)線充電過程的動(dòng)作，讓人聯(lián)想到美國(guó)麻省理工學(xué)院的著名實(shí) 驗(yàn)：2007年6月，馬林•索爾賈?？祟I(lǐng)導(dǎo)的麻省理工學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)給一個(gè)直徑60厘米的線圈通電，點(diǎn)亮了2米之外連接在另一個(gè)線圈上的60瓦燈泡。

該實(shí)驗(yàn)在美國(guó)《科學(xué)》雜志上發(fā)表后，引起巨大反響，使得電磁感應(yīng)發(fā)電這項(xiàng)誕生于100多年前的技術(shù)，再度進(jìn)入大眾視線，點(diǎn)燃了市場(chǎng)對(duì)無(wú)線充電技術(shù)的熱情。

Powercast、WildCharge和Powerbeam等多家專門從事無(wú)線充電產(chǎn)品開發(fā)的公司相繼浮出水面，馬林•索爾賈希克也成立了一家名為WiTricity的公司，繼續(xù)推進(jìn)無(wú)線充電技術(shù)的改進(jìn)和商業(yè)化。

2008年12月17日，WPC應(yīng)時(shí)而生。不過，與麻省理工學(xué)院的實(shí)驗(yàn)方向不同，WPC認(rèn)為遠(yuǎn)距離無(wú)線充電沒有效率，倡導(dǎo)近距離電磁感應(yīng)技術(shù)。

作為飛利浦公司標(biāo)準(zhǔn)化部門主管，WPC主席曼諾•特里夫斯希望將已經(jīng)在飛利浦電動(dòng)牙刷上實(shí)現(xiàn)商用的無(wú)線充電技術(shù)，應(yīng)用在更為普遍的設(shè)備和領(lǐng)域中。

技術(shù)比拼

“充電牙刷主要是應(yīng)用電磁感應(yīng)技術(shù)，而麻省理工大學(xué)的實(shí)驗(yàn)來自電磁諧振原理。”中國(guó)科學(xué)院電工研究所前沿探索部顧問童建忠告訴《財(cái)經(jīng)國(guó)家周刊》 記者，“一直應(yīng)用于傳遞信息的無(wú)線電波，也是無(wú)線能量傳輸?shù)囊环N方式。利用天線實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收無(wú)線電波方式可實(shí)現(xiàn)80%以上的傳輸效率。此外，還可以靠激 光束傳輸，但應(yīng)用難點(diǎn)在于激光束需要有固定通道。”

不過，在目前無(wú)線充電主要的幾種方式中，最為常見的還是電磁感應(yīng)技術(shù)。“類似于傳統(tǒng)的變壓器，通過初級(jí)和次級(jí)線圈的互感作用產(chǎn)生電流。”童建忠介紹說，當(dāng)兩個(gè)線圈距離很近時(shí)，其中一個(gè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布，將在空氣中與另一個(gè)線圈勾連起來，感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)功率的傳遞。

而當(dāng)線圈間距逐漸增大時(shí)，磁場(chǎng)能量會(huì)隨距離的增加而衰減，傳輸隨之受到影響，直到不再發(fā)生感應(yīng)。而利用電磁諧振原理，可在稍遠(yuǎn)的距離上實(shí)現(xiàn)磁耦合，使得兩個(gè)振動(dòng)頻率相同的物體之間高效地傳輸能量。

在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，馬林•索爾賈?？诵〗M還使用了諧振天線。當(dāng)發(fā)射端通電時(shí)，并不會(huì)直接向外發(fā)射電磁波，而是在周圍形成一個(gè)非輻射的磁場(chǎng)，用來與 接收端聯(lián)絡(luò)并激發(fā)諧振。一旦發(fā)射端與接收端頻率相同，就會(huì)形成一個(gè)諧振系統(tǒng)，能量可以在系統(tǒng)內(nèi)部傳輸，而不會(huì)對(duì)外面的物體產(chǎn)生影響。這同時(shí)解決了傳輸能量 時(shí)的損耗問題。

2007年的公開演示中，利用電磁諧振原理實(shí)現(xiàn)的無(wú)線充電效率只能達(dá)到40%。

2008年8月，在英特爾開發(fā)者論壇(IDF)上，約書亞•史密斯領(lǐng)導(dǎo)的研究小組向麻省挑戰(zhàn)，將基于電磁諧振技術(shù)的無(wú)線充電傳輸效率提升到75%。而馬林•索爾賈?？艘搽S即宣稱已將傳輸效率提高到了90%，下一步研發(fā)目標(biāo)將轉(zhuǎn)向縮小線圈體積，同時(shí)增加傳輸距離。

隨著無(wú)線充電成為技術(shù)比拼的擂臺(tái)，各種無(wú)線充電產(chǎn)品也成為各種消費(fèi)電子展上的?？汀拇鳡朙atitude Z筆記本的無(wú)線感應(yīng)充電基座，到微軟uPad無(wú)線充電板裝置;從Palm Pre手機(jī)無(wú)線充電底座，到海爾“無(wú)尾”概念電視。各大消費(fèi)電子廠商都在嘗試引入無(wú)線充電功能。

而無(wú)論電磁感應(yīng)還是諧振技術(shù)，得以實(shí)現(xiàn)的基石，都來自于邁克爾•法拉第在1831年發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)理論，以及1890年尼古拉•特斯拉確立的無(wú)線輸電構(gòu)想。

“盡管各種技術(shù)的歷史悠久，但我們現(xiàn)在才開真正了解無(wú)線充電解決方案的市場(chǎng)潛力。”市場(chǎng)研究公司In-Stat公司首席技術(shù)戰(zhàn)略專家吉姆•麥格雷戈表示。

根據(jù)In-Stat發(fā)布的報(bào)告，到2014年，用于移動(dòng)設(shè)備無(wú)線充電的市場(chǎng)收入將高達(dá)43億美元。

應(yīng)用難題

與之相比，國(guó)內(nèi)無(wú)線充電研究和應(yīng)用尚處于起步階段，但從事手機(jī)無(wú)線充電產(chǎn)品的大小公司已不在少數(shù)。在國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的專利檢索頁(yè)面，輸入“無(wú)線 充電”字樣，各種專利認(rèn)證達(dá)63個(gè)之多，其中大多與手機(jī)無(wú)線充電技術(shù)相關(guān)。

在很多公司的宣傳頁(yè)面上，甚至可以看到各色山寨版的“線圈燈泡”實(shí)驗(yàn)，以證實(shí)其無(wú)線充電技術(shù)所言非虛。

“不是說兩個(gè)線圈一弄，燈泡亮了，就是無(wú)線充電。”深圳市啟欣科技有限公司無(wú)線充電項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人薛金海對(duì)《財(cái)經(jīng)國(guó)家周刊》記者說，“基本原理大家都知道，但能否真正安全和高效地應(yīng)用到手機(jī)上，還有很多難題需要解決。”

具體到安全問題，主要包括兩個(gè)層面。一是如何保證電磁波只輻射到手機(jī)接收部分，不會(huì)影響到人體健康，或干擾其他設(shè)備;二是讓電磁輻射在錯(cuò)誤使用情況下不至于損壞電池和充電器，比如識(shí)別無(wú)線充電器上的異物，防止鋰電池過熱導(dǎo)致的變形或爆炸的危險(xiǎn)等。

“這些都要通過大量的軟硬件工作來實(shí)現(xiàn)。”薛金海表示，“在傳輸效率方面，號(hào)稱能達(dá)到90%以上的不大可信。有線充電的效率大概也就是87%左右，對(duì)于無(wú)線充電來說，外殼的厚度也會(huì)影響到充電效率。在5mm厚度情況下，傳輸效率最高能達(dá)到70%。”

7月23日，WPC歷時(shí)18個(gè)月，推出首個(gè)無(wú)線充電標(biāo)準(zhǔn)Qi，用于手機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等不超過5瓦的低功率設(shè)備。針對(duì)市場(chǎng)上主要采取的電磁感應(yīng)技術(shù)，Qi標(biāo)準(zhǔn)在“界面規(guī)范、測(cè)試程序、最低性能要求”三個(gè)方面進(jìn)行了規(guī)定。

不過WPC也承認(rèn)，在市場(chǎng)發(fā)展上仍需分階段逐步過渡，尚有很多問題待解決。

不確定的未來

“我覺得中國(guó)無(wú)線充電市場(chǎng)還沒有形成，實(shí)際的接受程度怎么樣還值得探討。”薛金海說。

無(wú)線充電技術(shù)此前多應(yīng)用在專業(yè)領(lǐng)域，需要保證產(chǎn)品密閉性的地方，如水下設(shè)備、體內(nèi)醫(yī)療裝置等。但面對(duì)龐大的消費(fèi)級(jí)設(shè)備市場(chǎng)，這項(xiàng)處于起步階段的技術(shù)，能否說服人們“擺脫最后一根線纜”，還是未知數(shù)。

據(jù)悉，WPC將在10月啟動(dòng)中等功率(不超過120瓦)技術(shù)規(guī)范的制定工作，以求將Qi繼續(xù)拓展到筆記本電腦、上網(wǎng)本、電動(dòng)工具、家用電器等更多領(lǐng)域。[!--empirenews.page--]

但薛金海認(rèn)為，在具體實(shí)現(xiàn)過程中，仍然面臨很多新的技術(shù)課題。

實(shí)際上，在同樣的近距離電磁感應(yīng)技術(shù)下，充電方式仍然分很多種。比如手機(jī)是擺在固定位置，還是隨意放置，在保持兼容性方面，仍然有很多技術(shù)細(xì)節(jié)上的工作要做。另外，目前Qi主要為一些約束性建議，強(qiáng)化互通互用，但沒有對(duì)充電效率下限做出明確規(guī)定。

“效率低于40%沒有意義。”薛金海說，“而如何將目前已有成熟產(chǎn)品，或者Palm這樣的本身已成既定標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)加入進(jìn)來，或許是WPC面臨的更大問題。”