無線充電

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無線充電,又稱作感應充電非接觸式感應充電,是利用近場感應,也就是電感耦合,由供電設備(充電器)將能量傳送至用電的裝置,該裝置使用接收到的能量對電池充電,並同時供其本身運作之用。由於充電器與用電裝置之間以電感耦合傳送能量,兩者之間不用電線連接,因此充電器及用電的裝置都可以做到無導電接點外露。那樣就比有線充電更為方便。

原理[编辑]

無線充電的原理十分簡單,即電磁感應目前在INTEL主導下,並在2014年五月在上海與海爾共同合作推廣,全面普及商業化將不再只是空談。

一般而言,無線充電的充電器內有一線圈,並以交流電推動而產生交流電磁場,在用電裝置內有另一線圈接收交流電磁場,並轉化為電能,收到的電能被用作對裝置內的電池充電給對該裝置供電。情況就等同將變壓器的初級線圈及次級線圈分別放至充電器及用電裝置內。Wireless charging technology:無線充電原理:電磁感應、無線電波及核磁共振三種方式[1][2]

如果充電器及用電裝置之間的距離較遠,那就必須要使用共振電感耦合之設計。

三大標準[编辑]

目前無線充電有三大標準,其中Qi標準最多廠商使用,包含SAMSUNGGoogleNokia[3]

發展趨勢[编辑]

原本無線充電是由三大族群分庭抗禮,然而當其中[A4WP]及[PMA]合併成為[A4WP]後,整個競爭市場布局將會徹底改觀,這場龜兔賽跑即將在不久的未來見真章,尤其在2015年4月日本英特爾科技論壇(Intel Developer Forum,又稱為英特爾開發者論壇)針對無線充電所舉辦的亞太區發表會,改寫無線充電的歷史定位(因為所有電腦無線化及全面使用A4WP後),台灣的媒體卻仍將Qi和A4WP混為一談而誤導社會大眾時,的確值得社會大眾關注此一議題。

無線充電族群中,當英特爾(Intel)宣佈加入無線充電聯盟(Alliance for Wireless Power;A4WP),與博通(Broadcom)、Gill Industries、IDT、高通(Qualcomm)、三星電子(Samsung Electronics)以及三星電機(Samsung Electro-Mechanics)等公司一樣成為A4WP的董事會成員之一後;並根據CNET和PCWorld報導,英特爾(Intel)研發無線科技,可以讓電腦擺脫所有的電源線、轉接線,新科技預定2016年問市。英特爾並在2014年6月4日在台北國際電腦展表示,搭載「Skylake」晶片的裝置將可以無線充電、無線傳輸數據。這個平台將採用WiGig傳輸技術,能無線連接桌上型電腦、顯示器、滑鼠、鍵盤等,不再需要接線連接各種裝置。該公司並表示最快2015年無線模組可整合進電腦內。然而為了提升行動裝置的無線充電效率,並讓小型電子產品以外的裝置,如筆記型電腦、平板電腦等產品,皆能享有無線充電功能,A4WP日前正式發布電力傳輸功率可達50瓦的無線充電標準,成為三大標準陣營中,首個傳輸功率可達5瓦以上的標準。

至於屬於PMA聯盟的金頂電池(Duracell),打算花費數億美元的成本,為麥迪遜廣場花園和達美航空貴賓室打造無線充電設備。星巴克(Starbucks)和麥當勞(McDonald’s)也計劃在店內設置無線充電板,提供顧客可在店內充電的便利性,這將帶動無線充電市場的快速成長。現階段消費者購買商品時,應該開始擔心所選購的產品會不會在日後被淘汰。

PMA和A4WP簽署初步協議,並在2015年CES展宣布合併訊息,並在同年6月宣布整併完成[4],實現各自標準優勢的同時相容對方標準。這意味今後PMA和A4WP的充電設備將可通用,這對雙方乃至整個無線充電產業而言都是一件好事。在雙方結盟之後,PMA將會獲得A4WP的優勢,亦即可在一座充電器下同時給多個設備無線充電。雙方都在PMA開放式的API網路基礎上管理和相容充電點,所以在商用市場進展較慢的A4WP則可以獲得遍布於星巴克以及麥當勞等地的充電熱點,如此看來,此舉對兩者及市場普及化都是十分有益的一場合作。

目前市場上至少有四種不同的無線充電技術,試圖爭搶市場上數十億台新一代行動裝置的電源商機,而分析師預期,到2018年,該技術領域的贏家將可主宰市場規模達7億台裝置的無線充電市場。

優點[编辑]

  • 安全:無通電接點設計,可以避免觸電的危險。
  • 耐用:電力傳送元件無外露,因此不會被空氣中的水份、氧氣等侵蝕;無接點的存在,也因此不會有在連接與分離時的機械磨損及跳火等做成的損耗。
  • 在使醫療植入裝置較為安全:在植入嵌入式醫療裝置上,可以在不損害身體組織的情況下對植入在人體內的醫療裝置進行充電而不需要有電線穿過皮膚及其他自體組織,免去感染的風險。
  • 方便:充電時無需以電線連接,只要放到充電器附近即可。技術上,一個充電器可以對多個用電裝置進行進電,在有多個用電裝置的情況下可以省去多個充電器、不用佔用多個電源插座、沒有多條電線互相纏繞的麻煩。

缺點[编辑]

  • 效率略低:一般充電器內也有變壓器,但無線充電以發射線圈及接收線圈組成的變壓器由於在結構上有限制,所以能量存送效率理論上會略低於一般充電器。若電源先由市電經適配器(降壓、整流、穩壓)後再接到無線充電器,如此經多重轉換,效率會更低。
  • 充電速度慢:由於当前手机等接收设备,多数限制了输入的功率,因此充電速度較慢。
  • 成本高:在充電器需要有推動線圈的電子線路,而在用電裝置需要有電力轉換的電子裝置,兩者也需要有線圈,而且需要高频滤波电路以满足FCC等规范,因此成本比直接接觸為高。
  • 不能在移動時充電:這個問題只在移動裝置上發生,例如電動刮鬍刀在充電時就不能移離充電器,若電動刮鬍刀內的電池剛完全用盡時就不能使用,反而傳統以電線連接充電的設計可以持續使用。
  • 兼容性低:不同品牌的無線充電裝置因為無統一標準,因此不能通換使用。但近年,業界組織Qi開始推行標準化,展望將會有望達至標準統一。不过随着Qi标准在2012年末广泛用于多種流行手機,但是一直無法普及並廣泛使用,现在基本上雖提到“支持無線充電”就是“支持Qi無線充電”,但是未來發展則未可知。
  • 發熱嚴重:由于電力轉換的電子裝置在工作時會有損耗,而且电子装置十分贴近被充电的接收设备,因此用户会在使用中感受到很高的热量。其实这一点和传统线充使用的适配器发热是一致的。当前特斯拉无线设备公司的新产品解决了这一问题,使得充电时温度和线充基本一致。

應用[编辑]

一架電動車EV1正使用感應充電方式充電

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ "How can an electric toothbrush recharge its batteries when there are no metal contacts between the toothbrush and the base?"(Commercial website). HowStuffWorks, Inc., via howstuffworks.com. Retrieved on 2007-08-23.
  2. ^ US 6972543 not important
  3. ^ 高通加入Qi無線充電標準,三大標準之爭再出現變化. T客邦. 2013年9月23日12:01 [2014-01-12].