以技术难度获得空间自由度 消费电子无线充电迎来黄金三年

　　无线充电的快速发展最根本的触动因素仍然是底层技术的演进和工艺水平的提升，Qi标准以其成熟商业度仍将统治2-3年。从长远发展来看，磁共振的技术路线可以大幅提升充电自由度，如果产品可以成熟，无线充电有望成为被市场快速接受的大众产品;通过多年积累无线充电的技术基础已经具备，消费电子向实用迈进。

　　Qi标准仍将统治2-3年，长期两大阵营将各有千秋

　　无线充电大致原理就是利用电磁感应原理，通过送电线圈产生变化的磁场，在受电线圈产生感应电动势并发电的过程。根据两个线圈的耦合程度分为电磁感应和电磁共振式两种技术路径，分别由两大充电联盟WPC和AirFuel推广。其中WPC制定的Qi标准主推电磁感应式充电;AirFuel(由PMA和A4WP合并)的前身A4WP制定AirFuel标准主推电磁共振式充电。

　　WPC是行业内做的最早的，用户和会员数是最多的，可以说是商业化的事实标准。WPC吸引了更多的注意力，目前的发货量达到5000万台以上，最主要的应用还是在手机领域，三星、诺基亚、LG、SONY是行业里最大的推动与支持者。虽然现在Qi推出了一些集成磁共振的多模方案，但是由于成本太高短期难以推广。未来2-3年Qi标准将仍然是无线充电的主流。 AirFuel由于成立时间不长，目前还没有成熟的产品。主要是电磁共振充电速度不及电磁感应，同时谐振补充电路设计难，所以目前还处在实验室阶段。另一方面，电磁共振充电设备需要大量的铁氧体、高精度电感、线圈和ASIC，导致目前成本居高不下。等到电磁共振成熟以后，其充电空间灵活的优势还是难以被替代的，所以未来两大阵营将各有千秋。

　　频率的提升：以技术难度获得空间自由度

　　利用电磁感应做无线充电有个最重要的不足——空间自由度不够,相对于Qi与PMA标准而言，A4WP的由于将开关电源的工作频率提高到了6.78MHz，从而显著提升了有效传输的距离，这是为什么呢?

　　根据法拉第电磁感应定律，接受线圈得到的电压与空间磁场频率、以及发射线圈的电流大小、接收线圈的耦合电感值成正比，而电感值与线圈的匝数，线圈尺寸成正比。A4WP的工作频率是Qi与PMA的20-70倍，也就是说在同样大小的发射端电流、同样大小的接收端线圈之下，A4WP的空间自由度比Qi和PMA高出一个数量级。

　　但是想得到更好的空间自由度也有代价，将开关电源工作频率提高到6.78MHz，对电源工程师的要求非常高。常规的开关电源由于其开关损耗通常正比于开关频率，因而在高频率时会产生很大的损耗，并产生很多的电磁干扰噪声。这一点也直接导致了虽然A4WP的标准推出已经有3年多的时间，仍然没有一家公司能够把符合该标准的产品批量生产并推向市场。由此可以推断该种技术的实现难度。

　　商业路径：混合充电是对策，磁共振是方向

　　在A4WP标准下的产品成熟以前，市场上可靠地选择只有电磁感应方式的无线充电产品，也就是在Qi与PMA两大标准之间做选择。但是仍有一条路径将两者的用户聚拢，就是同时支持两种标准的发射器产品。

　　根据IHS的计算，由于Qi与PMA的技术路线接近，所以同时支持两者的无线充电产品对于成本的增加仅有5%，几乎所有的元件可以共用。

　　而如果想要根本上解决用户的痛点，就需要在A4WP产品上实现较大突破。由MIT研究团队创立的Witricity公司在A4WP标准下推出标准的参考设计，为OEM公司提供产品设计支持。Witricity的投资者包括日本丰田，Intelcapital，鸿海/富士康，海尔，斯伦贝谢等。Witricity在Computex2016上展出了与Dell合作的无线充电笔记本，充电功率可达30W。

　　Witricity与Dell合作的无线充电笔记本

　　两大突破性技术有望解决高效远距离无线充电“瓶颈”

　　Passive Wi-Fi：超低功耗长达8.5m 远距离无线充电

　　华盛顿大学研究人员已证明微弱的无线电信号确实能满足一个互联网装置的电能需求。他们现在已经实现了8.5米(28英尺)外的无线电力传输。这项技术名为“PassiveWi-Fi”，与当前我们使用的路由器几乎没什么两样，只是更节能。例如，当前路由器的发射功率为100毫瓦，而PassiveWi-Fi路由器的发射功率仅为10~50微瓦，仅为万分之一。

　　新wifi技术的工作原理类似于RFID芯片，利用的是电磁的后向反射(Wi-Fi backscatter)通信技术。当前的wifi技术通过消耗电力来提供信号,而这项技术不同，它会选择性地反射无线电波，还能从电波中“吸取”供电能量。该团队的无线充电技术只需要两个部件：一个接入点(路由器)，一个定制的传感器。VamsiTalla解释道：“传感器用来收集无线电频率能量并把它转换成交流电。而第二个路由器接入点则是一个单纯的软件改动，我们重新编程了路由器的软件系统，让它能够同时发射wifi信号和无线电能量。也就是说让路由器在保持原有功能的同时具有发送电力的能力。”

　　这项技术正由一家衍生公司Jeeva Wireless商业化。Passive Wi-Fi通过后向散射Wi-Fi信号，让无电池装置与传统设备(如计算机和智能手机等)连接。它的功耗只是当前Wi-Fi芯片组的万分之一，是一些采用蓝牙LE和ZigBee通信标准的小型连接设备功耗的千分之一，覆盖范围更远。小型无源Wi-Fi设备制造成本极为低廉，可能不到1美元。

　　华盛顿大学Passive wifi

　　Cota：实现10m全方向传输的无线充电

　　2016年1月，“国际消费类电子产品展览会”(CES)上，Ossia公司称其Cota无线充电器能为各种电子设备完成无线充电。它可以实现以下6大功能：距离在10m的时候也能得到1w的传输功率;实现无线传输;全向性的传输;全向性的接受;手机接收端的跟踪;标准2.4GHz的电磁波传输。

　　首先接收端发出一个很低的类似我们wifi信号一样的全向信号，发射端通过所接收的所有来自接收端的信号的相位等信息来判定接收端的位置。然后发射端再通过接收端的位置，发射出能绕过障碍物(人体)的高功率信号，以此实现类似wifi一样的大范围覆盖远超距离的对人体无害的无线充电。当然这在实际运用中大部分的人肯定还是会担心对人体造成辐射，所以到底在未来多久这种技能会走进我们家中，为智能家居无线化生活增光添彩。