無線充電技術的前世今生

王樹一 發佈 2024-03-13T23:31:08.588928+00:00

(本文由探索科技編輯部整理)自2017年9月12日,蘋果發布的iPhone X和iPhone 8/8P全系搭載無線充電功能後,業界都認為無線充電的風口到來了。

(本文由探索科技編輯部整理)

自2017年9月12日,蘋果發布的iPhone X和iPhone 8/8P全系搭載無線充電功能後,業界都認為無線充電的風口到來了。

有了行業標杆企業的帶領,無線充電在手機中的應用也開始普及,包括三星、華為、小米和魅族等手機品牌商都紛紛在各自的手機中集成無線充電功能。

而目前的無線充電技術已經不僅僅在消費電子領域應用,隨著無線充電技術的不斷發展,它被應用到更多的領域中,如醫療、家電、工業、汽車等。尤其是汽車領域將是未來無線充電技術應用增長的主要領域之一。德國廠商西門子認為到2028年,僅在歐洲和北美,無線充電的市場就將達到20億美元。

(圖片來自網絡)

無線充電技術前世

無線充電技術源於無線電能傳輸技術,1890年,物理學家尼古拉斯-特拉斯就已經做了無線輸電實驗。特斯拉構想的無線輸電方法,是把地球作為內導體、地球電離層作為外導體,通過放大發射機以徑向電磁波振盪模式,在地球與電離層之間建立起大約8Hz的低頻共振,再利用環繞地球的表面電磁波來傳輸能量。但由於經費問題,該計劃胎死腹中,但這是無線輸電技術的雛形。

2007年6月7日,麻省理工學院的研究團隊把共振運用到電磁波的傳輸上,成功『抓住』了電磁波,並利用銅質線圈作為電磁共振器,實現了電力的無線傳導。

而後在2014年,無線充電聯盟A4WP嘗試將無線充電技術應用於筆記本電腦中。不過當時傳統的筆記本電腦,大部分的電源功率都超過了50W,但使用了英特爾低功耗處理器的超極本成為了第一批使用無線充電技術的筆記本電腦。

到了2017年,蘋果三款新產品的發布,讓無線充電技術開始應用於更多的設備中。

無線充電技術基本原理

無線充電的基本原理一共有三種,即電磁感應式、磁場共振以及無線電波式。

  • 電磁感應式:初級線圈一定頻率的交流電,通過電磁感應在次級線圈中產生一定的電流,從而將能量從傳輸端轉移到接收端。這是目前最為常見的充電解決方案。


  • 磁場共振:由能量發送和接收裝置組成,當兩個裝置調整到相同頻率,或者在一個特定頻率上共振,兩個裝置間就可以交換彼此的能量。該技術目前還在研究中,還沒有真正實現商業化。


  • 無線電波式:這也是發展較為成熟的一種無線充電技術。它由微波發射和接收裝置組成,可以捕捉到從牆壁彈回的無線電波能量,在隨負載作出調整的同時保持穩定的直流電壓。

(圖片來自網絡)

無線充電技術主流標準

目前主流的無線充電標準共有五種,即Qi標準、Power Matters Alliance(PMA)標準、Alliance for Wireless Power(A4WP)標準、iNPOFi技術以及Wi-Po技術。

  • Qi標準是全球首個推動無線充電技術的標準化組織——無線充電聯盟(WPC)推出的「無線充電」標準。Qi採用的是電磁感應技術。只要設備具備Qi標識,就都可以採用Qi無線充電器充電。目前Qi在我國主要應用領域為手機。


  • Power Matters Alliance(PMA)標準是由Duracell Powermat公司發起的。Duracell Powermat由寶潔與無線充電技術公司Powermat合資經營,Powermat還是A4WP標準的支持成員之一。目前加入PMA聯盟的成員有AT&T、谷歌和星巴克。PMA聯盟專注於為符合IEEE協會標準的手機和電子設備打造無線供電標準。


  • A4WP是由高通、三星以及Powermat共同創建的無線充電聯盟。該聯盟的目標是為包括可攜式電子產品和電動汽車等在內的電子產品無線充電設備設立技術標準和行業對話機制。


  • iNPOFi技術,即不可見的能量場(invisible power field),它是一種新的無線電充電技術。與其它的無線充電技術相比,iNPOFi沒有輻射,採用電場脈衝模式,不產生任何輻射。iNPOFi技術作為新一代無線充電技術標準,具有高效、綠色、便捷、經濟等特性。


  • Wi-Po技術,即Wi-Po磁共振無線充電技術,利用高頻恆定幅值交變磁場發生裝置,產生6.78MHz的諧振磁場,實現更遠的發射距離。Wi-Po通過藍牙4.0實現通訊控制,安全可靠,並且可以支持一對多同步通信,可廣泛應用於手機、電腦、可穿戴設備、智能家居、醫療設備以及電動車等領域。

國內無線充電技術專利公司盤點

目前,越來越多的公司進入到無線充電技術領域,讓我們來盤點一下目前國內前幾位擁有無線充電技術專利最多的公司。

中惠創智無線供電技術有限公司

創立於2015年,是國內最早開展無線供電技術研究的企業之一,它也是全球首家全面掌握磁共振、磁感應無線供電技術,並實現靜態式、動態式及三維立體空間式無線供電的公司。

目前,中惠創智擁有超過260個專利技術,涉及低功率、中功率和高功率無線充電技術。其成熟的磁共振和Qi兼容磁感應無線充電解決方案被廣泛應用於電動車、機器人/AGV、小家電和智能家居、智能可穿戴等領域。

柏壹新能源科技(深圳)有限公司

成立於2018年,柏壹新能源主要為電動兩輪車、工業自動化設備(AGV等)、電動汽車(環衛車、巡檢車、乘用車)及其他智能電動設備提供新型無線充電動力能源解決方案。目前柏壹新能源擁有超過100個核心無線充電技術專利。

廈門新頁集團有限公司

新頁集團成立於2014年,由全球無線供電技術領軍人物林桂江博士創立。新頁集團是WPC成員,也是國際和國內電動汽車無線充電標準制定單位之一。

新頁集團專注無線充電技術研發及無線供電系統產業化。目前,新頁集團擁有200多項無線充電方面的專利。

比亞迪股份有限公司

比亞迪公司業務雖然主要涉及IT、汽車和新能源三大產業,但在無線充電技術實現方面也具有領先地位。它的無線充電技術專利保有量在國內也名列國內前茅。

結語

隨著消費者對於智能、輕量便捷以及小型化設備的興趣激增,無線充電市場的規模也會隨之不斷擴大。據全球市場研究機構Markets and Markets發布的報告顯示,2023年全球無線充電市場規模達1600萬美元,2027年將增至2.34億美元。

無線充電市場需求的增加,也將推動相關IC市場的發展。從相關研究機構的預計來看,2020年到2026年,全球無線充電集成電路市場的複合年均增長率,將高達17.1%。

對於一些領域來說,如工業、汽車等,無線充電還是藍海領域,未來的增長可期。但怎樣在這一『舊』技術領域開出新的花來,則需要這一領域的公司進行不斷創新和專研。

END

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