远距离无线充电成为现实

Schatz是马萨诸塞州沃特敦美国无线电力公司(WiTricity)的业务发展主管,他甚至可以展示“未来的无线房间”:房间里面的电灯和手机等设备都可以实现无线充电,不管它们放在房间的哪个地方。

不过,WiTricity不会销售它所演示的任何无线产品;这家公司未来销售的而是别人使用其申请专利的设计来制造产品的许可证。WiTricity的这种无线充电技术目前没有多少竞争对手,它称之为强共振无线输电技术。

调研机构IHS Research的电力与能源部首席分析师Jason dePreaux说:“WiTricity是率先演示这种共振无线输电技术的公司之一;与感应式充电技术相比,这项技术提供了线圈与线圈之间更远的距离,这需要发射器和接收器紧密耦合。WiTricity给我留下的印象是,它完全向市场开放这项技术。”

总部设在广东的惠州市明天科技有限公司(3DVOX Technology)声称它在2012年3月成功开发出了“三维充电系统”;借助一个1.5英尺×1.5英尺见方的盒子,该系统就能为堆满整个房间的电子设备充电。该公司声称,其广泛磁场发射(Widely Magnetic Field Launching)和聚焦磁场接收(Focus Magnetic Field Receiving)技术很强大,足以让磁共振电力传送到数英尺开外的地方。

感应式无线充电VS共振式无线充电

迄今为止,市面上的产品主要采用磁感应充电技术,这项技术要求移动设备与充电表面(如充电垫)相互接触。领先的充电垫供应商一向是拥有Powermat技术的金霸王公司(Duracell)。

像WiTrcity这样的共振充电让支持该技术的设备能够放在离电源最多几英尺开外的地方进行充电。共振充电基于与磁感应同样的发射器/接收器线圈技术,但是它能够实现更远距离的输电。所以举例来说,移动设备放在笔记本电脑的旁边时,可以借助共振充电功能来进行充电;或者如果借助WiTricity的技术,可以在几英尺之外的地方充电。

前景广阔

WiTricity的技术在消费类产品领域有着无限的应用前景,从嵌入无线充电器的办公桌和橱柜,到埋在混凝土里面可以为停在自家车库和停车场的电动汽车充电的充电垫。WiTricity甚至还为太阳能电池板开发了一种接收器,因而不需要任何电线穿过屋顶。设想一下电力和内容都以无线方式(使用蓝牙)提供的无线电视机。WiTricity就有这样一种无线电视机。

医疗设备也可以通过WiTricity提供的技术来充电。比如,如今人工心脏泵必须连线到患者佩戴的电池组。而采用无线充电的话,破坏性比较小,有助于避免电线穿过患者皮肤进入的部位出现感染。

在美国《计算机世界》最近采访WiTricity的期间,Schatz展示了一个名为“Prodigy”的新无线充电器原型如何为大概10英寸外的设备充电。这个黑色椭圆形的的Prodigy充电器看起来酷似如今许多商店在卖的普通充电垫,售价高达995美元。它实际上是面向工程师、研究人员和创业家的一款演示工具包,供他们用来开发自己的充电产品。

Schatz展示了一款黑色橡胶垫(他所说的“中继器”)如何增强充电信号,从而有望实现远距离充电。(与中继器的充电距离大约是2英尺)。就像使用电源的无线充电器一样,橡胶中继器里面嵌入了铜线圈,但是线圈是无源的——它没必要接入到任何电源。Schatz解释道:“中继器这种结构让电能得以远距离跳跃传输,没必要为它添加任何能量。”

虽然如今嵌在中继器里面的铜线圈用铜线做成,但Schatz表示他们的线圈还可以印制在平板上,就像任何印制电路一样。WiTricity已经生产出了印制线圈,并在智能手机中进行了演示,智能手机没有因此而变厚。

WiTricity的技术还可以直接透过实心物体(如木头或塑料贴面)来充电。为了进行演示,Schatz将充电垫拿到木制会议桌下方,证明它可以为会议桌上面的电灯充电。这项技术有望让无线充电功能嵌入在桌子或其他家具里面。

无线充电市场

Pike Research公司最近的一份报告估计,到2020年,全球无线充电设备的收入将超过150亿美元;基于强共振无线输电的系统将占整个市场的80%以上。WiTricity拥有与强共振无线输电有关的基本专利:它在全球共有270多项已申请或正在申请的专利。磁感应充电和磁共振充电都使用铜线圈:发射器线圈和接收器线圈。发射器线圈里面的交流电形成一个磁场,从而在接收线圈里面感应出电压。

WiTricity的主要竞争对手是像金霸王这些公司的Powermat技术,以及通过比较新的Qi认证的产品。虽然Qi产品仅限于无线充电垫和近距离共振充电,但是它们的确允许多个设备可以放在充电垫上同时充电,不管位置摆放如何。比如说,通过Qi认证的无线充电技术厂商Fulton Innovation其充电垫采用磁感应技术,可以为充电垫上任何位置的最多三个设备充电。Schatz提到符合Qi标准的产品时说:“我还得把设备非常精确地放在充电垫上。要是位置偏离5mm,就充不了电。”

Qi标准由无线充电联盟(WPC)开发而成。Qi得到了120多家公司的广泛支持,这些公司一直在开发符合Qi认证的产品。Qi能够实现感应式或充电垫式的充电和近距离(不超过1.5cm)磁共振充电。这些公司都是电子行业的知名厂商,包括LE电子、索尼、诺基亚和韦里逊无线等大公司。

Schatz认为,符合Qi认证的产品不会流行起来,因为为充电垫上的智能手机或其他移动设备充电,或者近距离充电没有多大优势。他说:“这几年来他们一直在竭力推广这项技术。去商店买只充电垫来,你会看到它其实不是很有用。”

但是Qi不是目前唯一的无线充电规范。高通和三星支持的无线充电联盟(A4WP)近日表示,其技术工作委员会已经批准了一种更灵活的无线充电规范,有望让消费者可以使用感应和近距离共振无线充电技术,在众多兼容的表面上为移动设备充电。

A4WP声称,该规范将让人们更容易为嵌在家具、机器和车辆里面的电气设备充电。该技术来自高通今年早些时候收购的一家名为WiPower的公司。WiPower声称,其无线充电技术的距离比Qi更远:可达到45mm。

Qi标准无线交流电可以将电力输送到离电源5mm至40mm不等的设备。

不过,另一家无线充电技术厂商:总部位于新西兰的Power by Proxi近日宣布,它通过奥克兰大学的商业化公司UniServices,从这所大学获得了关键的无线充电专利组合。专利组合包括122项专利,适用于便携式消费电子设备、半导体和电池。

Power by Proxi的联合创始人兼首席执行官Greg Cross表示,使用Qi规范的设备要求设备放在充电垫上的精确位置,而他公司的“松耦合”无线技术让多个设备可以同时充电,不管它们放在感应充电垫上的什么位置。

与其他无线充电技术厂商不一样,Power by Proxi四年前从面向建筑、电信、国防和农业等商业行业销售大规模系统起家。Cross说:“我们在过去几年开始与市场调研公司合作时,越来越认识到工业部件市场的潜在规模至少与消费类电子产品市场一样大。”Power by Proxi现在把精力集中在零售市场上,诸如可以装AA电池的小型设备。

相比之下,WiTricity的技术可以为数英尺之外的设备充电。到目前为止,很少有公司提供远距离无线充电技术。2008年,英特尔实验室演示了有望为移动设备无线充电的芯片技术。英特尔的无线充电技术(WCT)让用户只要将智能手机放在笔记本电脑旁边,就可以通过笔记本电脑为智能手机进行无线充电。上个月,英特尔宣布与集成设备技术公司(IDT)达成合作伙伴关系,共同为WCT产品开发芯片组。英特尔称,使用该芯片组的产品预计2013年上市。

富士通也宣布,会在今年推出基于磁共振的无线充电系统。不过近日富士通的发言人称,这项技术方面没有什么新的进展。

富士通演示能够通过基于磁共振的无线充电系统为风扇充电。

距离之争

无线充电联盟***Menno Treffers表示,一般情况下,无线充电器的输电距离与充电线圈的直径大致相当。所以说,比如10英寸的线圈能够为最远10英寸外的设备充电。

据Treffers声称,超过相当于线圈直径的距离后,充电能力“急剧下降”。Power by Proxi公司的Cross同意这一说法,甚至表示:有人竭力声称可以为一满屋的设备无线充电,或者声称无线输电会与无线网络一样无所不在,那都是“骗人的”。

Criss说:“我们不认为这是有效地使用电力或安全地使用电力。我们认为这不可能,这有一大堆原因:远距离输电所需的线圈直径,输电效率会迅速下降到10%或更低。你可以为6英尺外的设备无线输电,但是收到的电量可能不到10%。”

不过,Schatz对反对者嗤之以鼻。WiTricity的另一款充电开发工具包WIT-2000旨在能够在不同的距离下输电,从不足1cm(直接放在充电垫表面上),到总共几十cm。Schatz说:“我们可以证明,10cm的线圈其充电距离可以达到20、30cm,甚至40cm。如果设备彼此挨得比较近,输电效率可能高一点;但是挨得比较远时,输电效率仍足够高,非常实用。”

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