發展史
無線電源的概念由來已久。致力於電力研究的發明家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）於 1891 年演示了洲際無線電力傳輸，進而確定了我們大部分的現代生活方式，這一試驗令人震驚但又有些時運不濟。特斯拉曾嘗試證實麥可·法拉第（Michael Faraday）在 1831 年發現的電磁感應原理：藉由流經一根電線的電流使得附近的另外一根電線中產生電流。
特斯拉的觀念非常超前，時至今日人們還在研究長距離無線電力傳輸，但仍無法實現。然而短距離無線電力傳輸（或稱為無線充電設備、系統或技術）卻能得以實現。自 1990 年至今，最常見的家用無線充電系統包括可再充電電動牙刷和剃鬚刀。還有不太常見的生物醫學植入片，該裝置利用磁感應技術將電力安全地傳輸到惡劣而敏感的臨近環境如人體內。
尼古拉·特斯拉
Qi 無線充電技術
Qi（發音為「Chee」）無線充電技術為當今領先的充電技術，致力於為無線充電板與任何配備相應產品的移動設備間的互操作建立國際標準，半導體供應商、手機製造商和無線服務提供商於 2008 年組建了一個由近 200 家公司組成的無線充電聯盟（WPC），並於 2009 年發布了 Qi 開放式標準。自此之後，已提供了超過 350 種兼容 Qi的設備。Qi 無線充電板都有現貨供應，也可從亞馬遜或易趣等網上商城在線購買。同時提供了後市場接收器套來支持移動設備進行 Qi 無線充電，包括Samsung Galaxy S3 和 S4。此外，製造商也開始將 Qi 技術直接集成在一些設備中，如 Nokia Lumia 920、Google Nexus 4、LG Optimus LTE2 以及 Panasonic Eluga 手機。事實上，WPC 早在2012 年 9 月就宣布，已交付了 850萬集成Qi 技術的手機。
現在我們從 Qi無線充電系統的價格方面進行考量。Qi 單座定位充電板（對位於特定位置的一款移動設備充電）可能需要花費 30 到 50 美元。Qi 單座自由定位充電板（移動設備無需鎖定在某個特定位置）價格稍高些。而 Qi 三座自由定位充電板價格大約為 75 美元。而 Qi 充電套價格低至 5 美元。這些價格相對於 Qi 支持的電子設備而言還是可承受的。
無線充電標準之推動因素
對於客戶而言，無線充電標準的主要優勢是互操作性。用戶只需購買一台無線充電板，即可為各種家用移動設備充電。用戶在當地的咖啡館享受著免費 Wi-Fi 的同時，還可以利用無線充電（一項新興服務），而不用擔心設備是否存在兼容性問題。標準化技術的商業擁護者認為，這將消除用戶對無線充電技術的疑慮並促進其被廣泛採納。
標準與專用協議之爭
Qi 技術基於充電器（發射器）線圈和移動設備（接收器）線圈間的電磁感應原理，這就必然存在一些要求和約束，即，1) 每個接收器必須有一個對應的發射器，2) 為了能正常工作並最大化電力傳輸，兩個線圈間允許的最大距離僅為 4 cm（1.6 英寸），3) 接收器必須位於相對於發射器的特定位置，雖然 Qi 通過利用 3 到 8 個發射器線圈能夠支持自由定位充電板上的設備。Qi 標準的這些限制促進了新標準形式的出現，每個標準都推出了新的方法，看似解決了某些關鍵問題。
目前有三個標準組織，在角逐採用電磁耦合的無線充電領域的主宰地位。除了現有的 WPC，還有2012 年 3 月成立的電力事業聯盟（PMA）和 2012 年 5 月成立的無線電力聯盟（A4WP）。PMA的 Power 2.0 技術採用電磁感應原理，工作方式與 Qi 非常類似，主要優勢在於其軟體允許星巴克和麥當勞等熱點供應商監視並控制充電站的使用情況。A4WP 的 A4WP v1.0 標準採用 Qualcomm 開發的 WiPower 技術。WiPower 利用了不同於電磁感應的磁共振原理，其工作頻率高於 Qi 和 Power 2.0。
磁共振說明了兩個以同一頻率工作而產生共振的線圈間的電量傳輸情況。當發射器和接收器端以同一頻率振動時，接收器會從發射器產生的電磁場獲得能量，並將其轉換為電流來為移動設備供電或充電。磁共振充電的優勢為：1) 即使在穿越障礙物或物體表面時，充電範圍也可達數英寸或更遠，2) 可同時對充電板上的多台設備充電，3) 充電板上接收設備的定向和定位功能非常靈活。A4WP 的擁護者將這些優勢稱為「自由空間」( spatial freedom)。
有些公司是專用協議（有時是標準協議之補充）的擁護者，或可能擁有許可權。Intel、Apple 以及WiTricity（由 Toyota、Mitsubishi 以及 Delphi 自動化行業巨頭提供支持）即為其擁護者，每家公司都擁有雄厚的實力，並具有一定的市場影響力。表 1 進一步闡述了這三個採用電磁耦合的主要無線充電標準間的差異。
表 1 無線充電技術競爭標準之比較
Qi 規範擴展
目前僅發布了 Qi 低功率規範，該規範能夠最高提供 5W 的能量支持移動手機和其他小型設備。WPC 正致力於公布 Qi 中等功率規範，以提供最高 120W 的能量來支持平板電腦、筆記本電腦和可攜式鑽機等大型設備。
提升效率
通常來說，基於電磁耦合原理的無線充電技術急需解決較為廣泛的基礎性問題，即，由於傳輸電力時發射器與接收器間的氣隙造成的損耗，固有功率會低於通過插入牆上插座或 USB 獲得的能量。此類系統的效率通常約為70%。通過精心設計、更好的屏蔽和高質量驅動元件以及利用超薄線圈來降低傳輸損耗的新技術，有可能將效率提升至 80% 到 85%。
相對於有線電力而言，低功率移動配件充電應用更易接受此功率較小的無線電力。但損失的功耗以熱的形式釋放，為高功率應用帶來了安全性問題。功耗同時也意味著能量的損失，對於環保人士或我們的成本而言是一種浪費。因此，目前來說為大型電子設備（如電視機、冰箱等）進行無線供電是不太現實的。
對於電動車輛（EV）充電市場，能量損耗即意味著延長充電時間。無線充電要贏得電動車輛市場，其電池充電時間就必須低於充滿油箱所用的時間。HEVO（Hybrid & Electric Vehicle Optimization）已構思通過提供內置在停車位的磁共振充電站避免此類問題，其願景是對 EV 充電就如停車一樣簡單。駕駛員只需選擇配備了 unobtrusive HEVO 技術的停車位（類似於井蓋）並停車。HEVO 的免費應用將指導如何正確充電並處理移動付費問題。而汽車需配備一個接收器，因 HEVO 並未提供此裝置。HEVO 計劃於2014 年在紐約率先進行部署。RnRMarketResearch預測今天擁有 170 萬美元的EV/無線汽車充電市場，在 2019 年的市場規模將達到 46 億美元。
近場通信（NFC）
NFC 已在無線電力領域占有了一席之地。例如，在 2013 年消費電子展 (CES) 上，恩智浦半導體演示了在一個充電板上支持兩種充電標準的無線充電技術，同時還展示了 NFC 可用於觸發充電板並告知支持標準的功能。
當前市場還在著力於將無線電力傳輸技術與 NFC 相結合來為小型設備供電，其願景是當 NFC 設備放置在支持的筆記本電腦上時將能夠接收電量。因此，仍需要技術開發工作，包括優化當前 NFC 天線設計，以提高無線電力傳輸。還需修改 NFC 標準以支持無線電力。
發展前景
無線充電技術並不單單是業績導向型行業，因此我們很難預測到其發展前景。市場營銷和經濟（智慧財產權和許可）動因也同時駕馭著其發展方向。此外，很多涉足這一領域的公司都是行業巨頭，也能隨時轉變其發展方向。
還有其他從電磁技術中分離出來的無線電力技術有待開發，如超聲波或光伏等。
眾所周知，無線電力的便利性成為人人趨之若鶩的關鍵所在，我們正致力於努力尋找更新、更好、更小、更快且更具成本效益的無線電力解決方案。
文章來源: https://twgreatdaily.com/zh/0d0553ebfe3e6e1895de0983cd9e6aca.html