無線充電早已不是什麼新鮮事兒了,如果追溯無線充電的來源可以早到1890年。最早進行無線充電試驗的人大家一定聽説過,他叫特斯拉。
最早嘗試無線輸電試驗的尼古拉.特斯拉
(Nikola Tesla)
1890年,塞爾維亞裔美籍物理學家和電氣工程師尼古拉·特斯拉進行了人類歷史最早的無線輸電試驗。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。
但最終因財力不足,特斯拉的大膽構想並沒有得到實現。2003年,為了紀念偶像特斯拉,埃隆·馬斯克以他的名字命名了他創造的汽車公司,這就是如今大名鼎鼎的特斯拉汽車。
直到2007年,美國麻省理工學院的研究團隊在美國《科學》雜誌的網站上發表了研究成果,研究小組把共振運用到電磁波的傳輸上而成功“抓住”了電磁波,利用銅製線圈作為電磁共振器,一團線圈附在傳送電力方,另一團在接受電力方。傳送方送出某特定頻率的電磁波後,經過電磁場擴散到接受方,電力就實現了無線傳導。這項被他們稱為“無線電力”的技術經過多次試驗,成功的為一個兩米外的60瓦燈泡供電,無線充電技術的“春天”就此到來。
隨着智能電子設備的迅速發展,與其配套的無線充電設備陸續問世,尤其是2017年以來,Apple、SAMSUNG、華為等國內外科技大廠推出的智能手機、智能手錶、平板電腦等設備都開始支持“無線充電”。
目前無線充電技術主要分為三類,分別是:電磁感應技術、電磁共振技術和無線射頻技術。
無線充電技術
使用電磁感應技術無線充電的蘋果設備充電板
先説説電磁感應技術,之前提到的Qi標準無線充電其原理就是電磁感應技術。電磁感應技術也是目前行業最成熟的技術,目前市面上蘋果、三星、華為、小米等最新機型使用的無線充電方式就是這種,用户可以將手機放在充電底座上充電。這種充電技術的優劣勢都十分明顯,優點是充電效率較高,比如智能手機的充電效率可達80%,而不足就是充電距離較短,充電時設備需緊貼充電底座,不能算百分百的無線充電。
使用電磁共振技術無線充電的充電器
第二種無線充電技術是電磁共振技術,這種充電方式通過磁場共振實現電磁能量的交換,目前市場上也有相應產品。這種無線充電技術與電磁感應技術相比,無需“緊貼”充電板充電,智能手機充電距離可達10釐米。
但與電磁感應技術相比充電距離沒有本質區別,仍然不能實現遠距離無線充電,而且相比於電磁感應技術,電磁共振技術的充電效率略低,通常不足70%,使用無線射頻技術實現智能家居的“隔空”無線充電
第三種無線充電技術,也是現在無線充電的技術前沿,就是無線射頻技術。這種技術以空間電場作為能量傳輸媒介,從而實現電能的遠距離無線傳遞,達到“隔空充電”的效果。無線射頻技術的優點是充電距離遠,充電方式靈活,限制少,可以實現真正的“無線充電”。當然這種技術也有潛在的不足,比如對人體的潛在影響以及轉換效率相比前兩種方式較低。
在台燈中為桌上智能設備充電
無線射頻技術是目前無線充電技術研發的前沿,諸多企業都在研發使用不同的無線射頻類型完成“隔空充電”,如毫米波、釐米波、紅外線、藍牙等。無線射頻技術被認為是下一代無線充電設備的核心技術,今天我們就來看看無線射頻技術領域的幾家優秀的初創企業,看看他們是如何完成“隔空充電”這個不可能的任務的。
開燈即能充電
Wi-Charge成立於2010年,總部位於以色列,是一家專注於使用紅外線光波(infrared power)技術完成無線充電的初創企業。Wi-Charge的紅外線無線充電技術曾經摘得CES 2018最佳創新獎。
Wi-Charge的無線射頻充電技術也需要分別在電源裝置和被充電設備上安裝發射器和接收器。這項無線充電技術是利用發射器中的激光二極管發出紅外光,然後再通過接收器中的光伏電池,將光能轉化成電能(原理類似將太陽能轉化成電能)。
同時與GuRu類似,Wi-Charge的紅外光波充電技術需要發射器和接收器之間需要有“直接鏈接”,也就是説如果發射器和接收器中間有人或傢俱的格擋,那麼紅外線則無法穿透,充電會自動停止。Wi-Charge充電範圍目前可以在室內達到10米,每個設備的功率可達3至4瓦特。
Wi-Charge無線充電應用場景示意圖
紅外光波與毫米波和釐米波不同,並不是電磁波,而是一種光波。相比無線電波毫瓦級別的功率,光波功率最高可達幾瓦,顯然光波的充電效率更高,充電速度更快。另一方面,儘管GuRu的毫米波和Ossia的釐米波都被認為對人體不會造成什麼傷害,但目前普遍認為光波對用户的潛在安全風險相比於電磁波會更小。
Wi-Charge的紅外光充電技術在2018年已經獲得了美國食品和藥品管理局的認證,意味着它對人體健康沒有影響,可以安全使用。
今年新蘋果12發佈取消了充電接口,三星也馬上跟進,隔空無線充電技術才被推到了風口浪尖,也許無線充電要一統天下
共享隔空無線快充
共享無線充電市場體量巨大,近年來,消費電子巨頭紛紛推出具有無線充電功能的產品。
目前,無線充電技術的主要應用場景為消費電子(以可穿戴設備和智能手機為代表)和電動汽車兩個領域,未來無線充電的應用可以進一步擴展到傢俱、家電、動車組等領域。
在尼古拉·特斯拉進行了人類歷史最早的無線輸電試驗的120年後,真正的“隔空無線快充”在今天才得以爆發。謝謝關注,隔空無線快充