未來汽車電子發(fā)展 無線充電電子技術將是主流

索尼發(fā)布的卡片相機TX300V/TX200V，夏普發(fā)布的SH-13C手機，均采用無線充電功能，其中SH-13C透過無線充電，將手機搭配的1230mAh電池充滿約需2至2.5個小時。美國高通（Qualcomm）則開發(fā)出一款采用磁共振方式進行無線供電的“eZone”，可以為搭配充電臺座的“iPhone”充電。據(jù)測試，如果為1000mAh容量的電池充電，2小時內便可充滿。

除了這些國際廠商，在國內相關的產品也不少。打開淘寶，搜索“無線充電器”，可以看到上百種針對iPhone的無線充電板或手機套，價格從100多元到900多元不等。這種產品（類似產品如“點金石”）一般分為兩個部分：一部分為充電板，另一部分為與手機連接的電源接收器，其實現(xiàn)原理依然是電磁感應，不過毛病也有不少。這些淘寶產品一方面存在發(fā)熱量大和電磁輻射的問題；另一方面沒有對于錯誤充電的ID認證方法，容易釀成危險，同時在充電時也無法進行上網(wǎng)等數(shù)據(jù)傳輸。此外，針對不同的電池，充電的要求也不盡相同。

WPC標準的建立　

無線充電技術的新方向　

“汽車電子國際上的主流的無線充電研究，都是在向著大功率和遠距離的方向發(fā)展，也許20年后會取得巨大的成功。但是我的著眼點是如何可以利用這個技術去減少一次性電池的使用量，減少充電器的種類和數(shù)量。方向稍有不同。但我堅信我的方向短期內就能造福人類。”

深圳市威特爾科技有限公司技術總監(jiān)趙志斌認為，目前這些國際大廠在無線充電領域的發(fā)展方向是錯誤的。他的想法是針對手機等產品，要直接把無線充電做進電池，成本要降低到5塊甚至2塊。他的最終目標是把小功率、微功率的無線充電的應用范圍極大的擴展：從手機的電池、MP4、MP3，一直到手電、小臺燈、狗牌、無線鼠標、兒童玩具、遙控器這些目前還在使用一次性電池的領域里，用無線充電加二次電池的方法，減少一次電池用量。他總結了目前市面上主流的幾種產品，認為目前這些產品在發(fā)熱量、產品厚度、所占體積方面都仍然不理想，無法大量的推廣使用。

“目前把無線充電放進電池的，只有夏普，但是它的接收組件，占去了電池的40%的體積呀。也就是說電池的容量只有60%了?？墒俏覀兛梢宰龅竭€有90%的容量，只占去電池的10%的體積，或者是更少。”

為了解決以上的難題，專門針對于無線電源的行業(yè)標準組織——無線充電聯(lián)盟（WPC）成立了。該組織成立于2008年，由亞洲、歐洲和美國的各行業(yè)公司組成，其中包括電子設備制造廠商和原始設備制造商（OEM）。WPC標準定義了電感耦合（線圈結構）的類型，以及低功耗無線設備所用的通信協(xié)議。在這種標準下工作的任何設備都可以與任何其他WPC兼容設備配對。獲得WPC聯(lián)盟的認證的產品，將被標識“Qi”字樣的LOGO，具有“Qi”的終端，可以在所有標有該LOGO的充電板上充電。并且，獲得Qi標識后，不用向WPC聯(lián)盟付費。

這種方法的一個重要的好處是其利用這些線圈來實現(xiàn)電力發(fā)送器和電力接收器之間的通信。WPC標準定義了系統(tǒng)的三個主要方面——提供電力的電力發(fā)送器、使用電力的電力接收器以及這兩種設備之間的通信協(xié)議。在WPC標準下，無線傳輸?shù)?ldquo;功耗”設定為5W以下，達到這一標準范圍的系統(tǒng)在兩個平面線圈之間使用電感耦合來將電力從電力發(fā)送器傳輸給電力接收器。兩個線圈之間的距離一般為5mm。

趙志斌認為，薄型化對于小功率無線充電的應用范圍的影響非常大，只有把體積做到10%以內才有意義。他同時表示，阻礙著無線充電技術應用的最核心的技術，不是電子技術，恰好就是關于如何在電池旁邊可以放置接收線圈并有很薄的厚度的實現(xiàn)方法。“在這個領域上，我們公司無疑走在了世界的前列，可以較好的解決有效隔離磁場和減少屏蔽物質厚度之間的矛盾。”

一家本土公司的技術總監(jiān)表示，“國際上的主流的無線充電研究，都是在向著大功率和遠距離的方向發(fā)展，也許20年后會取得巨大的成功。但是我的著眼點是如何可以利用這個技術去減少一次性電池的使用量，減少充電器的種類和數(shù)量。方向稍有不同。但我堅信我的方向短期內就能造福人類。”他認為，目前這些國際大廠在無線充電領域的發(fā)展方向是錯誤的。那么該公司的無線充電技術思路又是如何？

我們生活在一個由線纜環(huán)繞的世界，但是這太麻煩了，不但影響美觀而且不環(huán)保。布線需要使用大量的銅、塑料以及人力等資源，同時你在進行家居裝修或建筑設計的時候總是要給線纜預留位置。因此，我們一直在尋找一種有效的、安全的、可以無線傳輸供電的設備，其中誕生的一個副產品就是微波爐。

無線充電技術在消費類市場表現(xiàn)出巨大的潛力。在不使用連線的情況下給電子設備充電不但可為便攜式設備用戶提供一種便利的解決方案，而且還讓廣大設計人員能夠尋找到更具創(chuàng)新性的問題解決方法。許多電池供電型便攜式設備均能受益于這種技術，從手機到電動汽車不一而足。

科學家和工程師們在近兩個世紀前就已經(jīng)知道，傳遞電力并不需要電線始終保持物理接觸。電動機和電力變壓器中含有線圈，這些線圈可以通過電磁感應現(xiàn)象相互傳輸能量。發(fā)射線圈中的電流可以通過電磁感應使另一個接收線圈產生電流；兩個線圈離得很近，但并沒有發(fā)生接觸。但是科學家也發(fā)現(xiàn)無線電波中帶有電磁輻射，但是通過傳統(tǒng)的電磁輻射把能量從一個點轉移到另一個點的效率是非常低的，因為電磁波通常會向四周擴散，大部分能量都會在傳播過程中丟失。此外，這種做法也很危險，尤其是當電磁輻射的量級超出人體可以承受的范圍。

無線供電技術現(xiàn)狀　

從目前來看，電力無線傳輸技術主要有三種：電磁感應型（利用電流通過線圈產生磁力實現(xiàn)近程無線供電）、電波接受型（電力轉換成電波近程無線供電）、磁場共鳴型（利用磁場等共鳴效應近程無線供電），以上幾種技術的發(fā)展方向始終集中在對電力發(fā)送裝置和接受裝置的改進上。電波接受型技術的方向主要在于如何提高電流的Q值以及保持傳輸效率，這對于低功率的消費電子產品來說意義不大，相對來書磁共振和電磁感應技術更有商用推廣的價值。

美國麻省理工學院（MIT）于2007年6月、美國英特爾公司于2008年8月分別發(fā)表了使用磁場耦合共鳴的技術，使用該技術有望給行駛中的汽車進行充電，盡管其傳輸效率只有40％左右。基于磁場耦合共鳴技術，日本索尼公司開發(fā)了延長無線傳輸距離的技術“Repeater Device”，使用該技術可以不用電源線向遠至50cm的電視機傳輸60W電力。相關的技術也被中國的海爾在2010年美國舉行的CES展上展示其“無尾電視”。

電感耦合是另一種高效和通用的無線充電方式，主要是分別在供電部分和接收部分設置電極，利用電極間產生的電場來供電的方式。由于在電極之間會產生電容耦合效應，因此電場耦合方式也被稱為電容耦合方式。在去年深圳舉行的高交會電子展上，村田就展出了一款支持移動設備充電的電場耦合式無線電力傳輸模塊，通過內置入移動設備的RFIC以及植入充電模塊的充電板，就可以實現(xiàn)“無線充電”功能。