文档介绍：摘要:扔掉电源线,给自己的智能手机进行无线充电。相对于大功率电能传输,小功率的无线充电
技术更具实用价值,需要频繁充电的智能手机是该项技术最大的受益者。
扔掉电源线,给自己的智能手机进行无线充电。这对于许多人来说可能有点天方夜谭。
但事实上,无线充电技术很快就要进入大规模的商用化,这项此前不为大众所熟悉的技术,
正悄然来到我们的面前。
老技术、新技术
以无线的方式传输电能,其实是一项非常古老的技术,它可以追溯到人类开始拥有电
力的 19 世纪。当时对于电力的传送有两种思路,一种是以爱迪生为代表的有线派,即架设
线缆用于电力的远距离传输,这种方案成熟可靠,缺点是工程量巨大,并且成本高昂。还有
一种就是尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla,世界上第一台交流电发电机的发明者)在 19 世纪末提
出的无线传输方式,特斯拉当时构想通过电磁感应的方式,让电能以大地和天空电离层为介
质进行低损耗的传送。这项实验据说获得成功,但是因政治和经济因素被中止。无线传输技
术后来只是被用于电信号发送领域,也就是信息的交流,远距离能量传输从来都没有进入实
用化,虽然它在物理学上是完全可行的。
诺基亚 Lumia 920 智能手机可实现无线充电
直到一百年后的今天,这种局面才获得改变。在电动牙刷、剃须刀等不少低功率的日
用家电产品中,我们看到了非接触式无线充电技术的应用,给用户带来相当的便利。随着无
源式 RFID 电子标签的实用化和无线网络技术的大发展,诸如隔空点亮灯泡的无线供电实验
也屡见报端,这一切都点亮了人们对“无线”未来生活的无限憧憬,科学界也不遗余力地朝着
这个方向努力。
2001 年 5 月,国际无线电力传输技术会议在印度洋上的法属留尼汪岛(Reunion Island,
France)召开,法国国家科学研究中心的皮格努莱特(G. Pignolet)作了一个公开实验:他利用
微波技术,将电能以无线的方式传输,最后点亮了一个 40 米外的 200 瓦灯泡。其后,据研
究者有关文章介绍 2003 年在岛上建造的 10 千瓦试验型微波输电装置,已开始以
频率向接近 1km 的格朗巴桑村(Grand-Bassin)进行点对点无线供电。
到 2006 年末,也有报道称麻省理工学院在无线电力传输技术上获得突破:以物理学助
教授马林·索尔贾希克为首的研究团队试制出的无线供电装置,可以点亮相隔 米远的 60
瓦电灯泡,能量效率可达到 40%,相关内容刊登在 2007 年 6 月 7 日的《ScienceExpress》
在线杂志上。这个“隔空点灯泡”实验引起了欧美及全球各大媒体的极大关注。后来英特尔西
雅图实验室的 Joshua 在这一成果上进行改进研究,并将供电效率提高到 75%(1
米范围内),这样的效率相当了不起,对于笔记本电脑、智能手机、平板这样的设备来说已
足够优秀,而英特尔也在 2008 年 8 月的信息技术峰会上对此作了演示。
不过,相对于大功率电能传输,小功率的无线充电技术更具实用价值,需要频繁充电
的智能手机是该项技术最大的受益者。在四年后的今天,我们在诺基亚 Lumia 920 智能手
机上看到了商用级无线充电技术的身影,与此同时大量的手机厂商和外设厂商跟进,针对智
能手机的无线充电技术一夜之间就进入爆发前夜。
无线充电四大“流派”
无线充电技术可以分为四种类型,第一类是通过电磁感应“磁耦合”进行短程传输,它
的特点是传输距离短、使用位置相对固定,但是能量效率较高、技术简单,很适合作为无线
充电技术使用。第二类是将电能以电磁波“射频”或非辐射性谐振“磁共振”等形式传输,它具
有较高的效率和非常好的灵活性,是目前业内的开发重点。第三类是“电场耦合”方式,它具
有体积小、发热低和高效率的优势,缺点在于开发和支持者较少,不利于普及。第四类则是
将电能以微波的形式无线传送——发射到远端的接收天线,然后通过整流、调制等处理后使
用,虽然这种方式能效很低,但使用最为方便,英特尔是这项方案的支持者。
四种现在我们能见到的无线充电技术
我们今天见到的各类无线充电技术,大多是采用电磁感应技术,我们可以将这项技术
看作是分离式的变压器。我们知道,现在广泛应用的变压器由一个磁芯和二个线圈(初级线
圈、次级线圈)组成;当初级线圈两端加上一个交变电压时,磁芯中就会产生一个交变磁场,
从而在次级线圈上感应一个相同频率的交流电压,电能就从输入电路传输至输出电路。如果
将发射端的线圈和接收端的线圈放在两个分离的设备中,当电能输入到发射端线圈时,就会
产生一个磁场,磁