无线充电早已不是什么新鲜事儿了,如果追溯无线充电的来源可以早到1890年。最早进行无线充电试验的人大家一定听说过,他叫特斯拉。
最早尝试无线输电试验的尼古拉.特斯拉
(Nikola Tesla)
1890年,塞尔维亚裔美籍物理学家和电气工程师尼古拉·特斯拉进行了人类历史最早的无线输电试验。特斯拉构想的无线输电方法是把地球作为内导体、地球电离层作为外导体,通过放大发射机以径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振,再利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。
但最终因财力不足,特斯拉的大胆构想并没有得到实现。2003年,为了纪念偶像特斯拉,埃隆·马斯克以他的名字命名了他创造的汽车公司,这就是如今大名鼎鼎的特斯拉汽车。
直到2007年,美国麻省理工学院的研究团队在美国《科学》杂志的网站上发表了研究成果,研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波,利用铜制线圈作为电磁共振器,一团线圈附在传送电力方,另一团在接受电力方。传送方送出某特定频率的电磁波后,经过电磁场扩散到接受方,电力就实现了无线传导。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验,成功的为一个两米外的60瓦灯泡供电,无线充电技术的“春天”就此到来。
随着智能电子设备的迅速发展,与其配套的无线充电设备陆续问世,尤其是2017年以来,Apple、SAMSUNG、华为等国内外科技大厂推出的智能手机、智能手表、平板电脑等设备都开始支持“无线充电”。
目前无线充电技术主要分为三类,分别是:电磁感应技术、电磁共振技术和无线射频技术。
无线充电技术
使用电磁感应技术无线充电的苹果设备充电板
先说说电磁感应技术,之前提到的Qi标准无线充电其原理就是电磁感应技术。电磁感应技术也是目前行业最成熟的技术,目前市面上苹果、三星、华为、小米等最新机型使用的无线充电方式就是这种,用户可以将手机放在充电底座上充电。这种充电技术的优劣势都十分明显,优点是充电效率较高,比如智能手机的充电效率可达80%,而不足就是充电距离较短,充电时设备需紧贴充电底座,不能算百分百的无线充电。
使用电磁共振技术无线充电的充电器
第二种无线充电技术是电磁共振技术,这种充电方式通过磁场共振实现电磁能量的交换,目前市场上也有相应产品。这种无线充电技术与电磁感应技术相比,无需“紧贴”充电板充电,智能手机充电距离可达10厘米。
但与电磁感应技术相比充电距离没有本质区别,仍然不能实现远距离无线充电,而且相比于电磁感应技术,电磁共振技术的充电效率略低,通常不足70%,使用无线射频技术实现智能家居的“隔空”无线充电
第三种无线充电技术,也是现在无线充电的技术前沿,就是无线射频技术。这种技术以空间电场作为能量传输媒介,从而实现电能的远距离无线传递,达到“隔空充电”的效果。无线射频技术的优点是充电距离远,充电方式灵活,限制少,可以实现真正的“无线充电”。当然这种技术也有潜在的不足,比如对人体的潜在影响以及转换效率相比前两种方式较低。
在台灯中为桌上智能设备充电
无线射频技术是目前无线充电技术研发的前沿,诸多企业都在研发使用不同的无线射频类型完成“隔空充电”,如毫米波、厘米波、红外线、蓝牙等。无线射频技术被认为是下一代无线充电设备的核心技术,今天我们就来看看无线射频技术领域的几家优秀的初创企业,看看他们是如何完成“隔空充电”这个不可能的任务的。
开灯即能充电
Wi-Charge成立于2010年,总部位于以色列,是一家专注于使用红外线光波(infrared power)技术完成无线充电的初创企业。Wi-Charge的红外线无线充电技术曾经摘得CES 2018最佳创新奖。
Wi-Charge的无线射频充电技术也需要分别在电源装置和被充电设备上安装发射器和接收器。这项无线充电技术是利用发射器中的激光二极管发出红外光,然后再通过接收器中的光伏电池,将光能转化成电能(原理类似将太阳能转化成电能)。
同时与GuRu类似,Wi-Charge的红外光波充电技术需要发射器和接收器之间需要有“直接链接”,也就是说如果发射器和接收器中间有人或家具的格挡,那么红外线则无法穿透,充电会自动停止。Wi-Charge充电范围目前可以在室内达到10米,每个设备的功率可达3至4瓦特。
Wi-Charge无线充电应用场景示意图
红外光波与毫米波和厘米波不同,并不是电磁波,而是一种光波。相比无线电波毫瓦级别的功率,光波功率最高可达几瓦,显然光波的充电效率更高,充电速度更快。另一方面,尽管GuRu的毫米波和Ossia的厘米波都被认为对人体不会造成什么伤害,但目前普遍认为光波对用户的潜在安全风险相比于电磁波会更小。
Wi-Charge的红外光充电技术在2018年已经获得了美国食品和药品管理局的认证,意味着它对人体健康没有影响,可以安全使用。
今年新苹果12发布取消了充电接口,三星也马上跟进,隔空无线充电技术才被推到了风口浪尖,也许无线充电要一统天下
共享隔空无线快充
共享无线充电市场体量巨大,近年来,消费电子巨头纷纷推出具有无线充电功能的产品。
目前,无线充电技术的主要应用场景为消费电子(以可穿戴设备和智能手机为代表)和电动汽车两个领域,未来无线充电的应用可以进一步扩展到家具、家电、动车组等领域。
在尼古拉·特斯拉进行了人类历史最早的无线输电试验的120年后,真正的“隔空无线快充”在今天才得以爆发。谢谢关注,隔空无线快充