隨著科技的發(fā)展，各種電子產(chǎn)品應運而生：手機，手表，psp，mp3，iPod……他們?yōu)槲覀兊纳钐峁┝藷o線便利，也極大的豐富了我們的業(yè)余生活，然而各式各樣的充電器卻讓我們?yōu)橹^疼！各個電子產(chǎn)品的充電器型號各不相同，難以實現(xiàn)很好的兼容。然而無線充電技術(shù)的發(fā)展卻為我們提供了給便攜式電子產(chǎn)品充電的最佳解決方案，讓所有電子產(chǎn)品只要在有無線充電設備的地方便能隨時充電，大大減輕了我們的負擔。

無線充電理論并不是新的技術(shù)，百年來有很多實驗室進行此技術(shù)的研究。由于無線充電的效率低，距離極短，安全性差等因素阻礙了此技術(shù)的推廣。現(xiàn)階段某些新型材料出現(xiàn)和技術(shù)的進步，一定程度上克服了以上缺點。生活小家電和手持終端的流行，為小功率無線充電的市場化提供了廣闊的空間，更適應現(xiàn)代生活的要求，提高生活品質(zhì)。 新能源行業(yè)的發(fā)展，又進一步促使了此技術(shù)的革新。

1、無線充電技術(shù)的發(fā)展

19世紀30年代，法拉第發(fā)現(xiàn)變化的磁場能夠產(chǎn)生電流；緊接著愛迪生的一名助手特斯拉也曾提出過無線電力傳輸?shù)臉?gòu)想；

香港城市大學電子工程學系許樹源教授在早幾年曾成功研制出“無線電池充電平臺”，需要產(chǎn)品與充電器接觸，它主要利用的是近場電磁耦合原理。

2007年，美國麻省理工學院的馬林·索爾賈?？说热嗽跓o線傳輸電力方面取得了新進展，他們用兩米外的一個電源，“隔地”點亮了一盞60瓦的燈泡。

2010年9月1日，全球首個推動無線充電技術(shù)的標準化組織——無線充電聯(lián)盟（WPC）在北京宣布將Qi無線充電國際標準率先引入中國。WPC標準定義了電感耦合（線圈結(jié)構(gòu)）的類型，以及低功耗無線設備所用的通信協(xié)議.

無線充電聯(lián)盟副主席布雷特·劉易斯介紹，聯(lián)盟成員近60家，包括勁量、LG電子、諾基亞等。

北京時間11月9日消息，據(jù)國外媒體報道，英國haloipt公司近日在倫敦利用其最新研發(fā)的感應式電能傳輸技術(shù)成功實現(xiàn)為電動汽車無線充電。

至此，無線充電技術(shù)采用統(tǒng)一的工業(yè)標準，未來幾年，手提電話、Mp3、數(shù)碼相機、筆記本等都將采用相同的無線充電器，可以說，該領(lǐng)域已經(jīng)初步形成了一定的行業(yè)標準?，F(xiàn)在市場上成型的無線充電器是由英國一家公司發(fā)明的，看上去就像一塊鼠標墊，里面裝有密集的小型線圈陣列，可產(chǎn)生磁場，將能量傳輸給有接收線圈的電子設備，進行充電，這種接收裝置像口香糖一樣，可以很方便的貼在電子設備上。但迄今位置，無線充電技術(shù)在大功率的設備上仍然不能很好的實現(xiàn)。

2、無線充電技術(shù)原理

目前，無線充電主要有三種方式：電磁感應、無線電波、電磁共振作用。

2.1電磁感應方式

電磁感應式通過初級通以交變電流，變化電場產(chǎn)生變化的磁場，磁場通過次級相耦合的線圈感應產(chǎn)生電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。

然而，由于線圈耦合的介質(zhì)為空氣，沒有高磁導率的磁芯作為介質(zhì)，磁力線會嚴重的發(fā)散到空氣中，漏感嚴重，轉(zhuǎn)換效率嚴重下降！這也是制約此項技術(shù)向更高功率設備發(fā)展的最大因素。一般需要通過串聯(lián)電容來組成諧振電路對傳輸功率進行補償，以提高功率傳輸能力來進行功率補償！

2.2無線電波方式

無線電波則是另一個發(fā)展比較成熟的方式，其基本原理類似于早期的礦石收音機。電波能攜帶能量并傳遞能量，導體中電流強弱的改變會產(chǎn)生無線電波，當電波通過空間傳播到達收信端，電波引起的電磁場變化產(chǎn)生諧振效應，又會在導體中產(chǎn)生電流。這種通過無線電波來傳遞能量的方式與電磁爐有些相似。該領(lǐng)域的代表公司為Powercast，其最終研制的微型高效接收電路，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負載作出調(diào)整的同時保持穩(wěn)定的直流電壓。只需一個安裝在墻身插頭的發(fā)送器，以及可以安裝在任何低電壓產(chǎn)品的“蚊型”接收器，Powercast解決方案就可以將無線電波轉(zhuǎn)化成直流電，在約1米范圍內(nèi)為不同電子裝置的電池充電。

2.3電磁共振方式

電磁共振也就是通過磁場耦合共鳴的技術(shù)實現(xiàn)近程無線供電，并且此技術(shù)還在研究之中。由麻省理工學院(MIT)物理教授Marin Soljacic帶領(lǐng)的研究團隊利用該技術(shù)點亮了兩米外的一盞60瓦燈泡，并將其取名為WiTricity。該實驗中使用的線圈直徑達到50cm，還無法實現(xiàn)商用化，如果要縮小線圈尺寸，接收功率自然也會下降。

Qi的無線標準采用的是就是電磁感應原理。實現(xiàn)無線充電技術(shù)要靠兩種設備來實現(xiàn)，第一個是充電器，它要與電力相連接，然后會有一個“托盤”與充電器進行中轉(zhuǎn)，只要手機與“托盤”距離在規(guī)定范圍內(nèi)，那么手機就會自動進行無線充電。但是無線充電在目前的距離要求比較嚴格，手機與“托盤”在現(xiàn)在只能實現(xiàn)1厘米之內(nèi)的近距離充電，不過隨著技術(shù)的進步，這一距離可能會拉長。雖然電力沒有直接接觸到手機產(chǎn)品，但是靠無線方式為手機充的電在使用效果上仍然和普通充電方式一樣，續(xù)航能力并不會有所損失。

無線充電系統(tǒng)如上圖，系統(tǒng)工作時輸入端將交流市電經(jīng)全橋整流電路變換成直流電，或用24V直流電端直接為系統(tǒng)供電。經(jīng)過電源管理模塊后輸出的直流電通過2M有源晶振逆變轉(zhuǎn)換成高頻交流電供給初級繞組。通過2個電感線圈耦合能量，次級線圈輸出的電流經(jīng)接受轉(zhuǎn)換電路變化成直流電為電池充電。當無線充電標準實施以后，它可以為所有支持Qi的手機進行充電，而其同時可以支持多個產(chǎn)品的一起充電，這種充電只需要將手機放在桌子上就能實現(xiàn)。另外，無線技術(shù)標準在成熟之后，各大公共場所都會裝有這種設備，因此無論是在家、辦公室還是街道上甚至是列車上，用戶都可以進行無線充電，十分便捷。

3、無線充電產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

眾所周知，因為不少人認為我們生活在一個由線纜環(huán)繞的世界里，既麻煩，也不美觀和環(huán)保，因為誕生了無線充電的構(gòu)想，雖然到目前來看，國內(nèi)外各個研究機構(gòu)似乎都取得了一定的進展，可是一直都停留在小功率，近距離的充電模式下，并且國際上大多數(shù)的無線充電研究，都向著大功率和遠距離的方向發(fā)展，或許20年后會取得較大的成功，可是未來的發(fā)展無人可以預料。

科學家和工程師很早就已經(jīng)知道，傳輸電能并不一定需要電線始終保持物理接觸，比如電動機和變壓器中的線圈，他們便可以通過電磁感應現(xiàn)象相互傳輸能量?？茖W家也發(fā)現(xiàn)無線電波中帶有電磁輻射，但通過傳統(tǒng)的電磁輻射把能量從一個點傳遞到另一個點的效率是非常低的，因為電磁波會向空氣中四處擴散，使得大部分能量丟失。并且這種做法危險系數(shù)也很大，尤其是電磁輻射的量超過人體可以承受的范圍時。

并且，利用電磁波傳遞能量的無線充電系統(tǒng)也存在兩大問題：首先是充電設備上沒有放置要充電的設備時發(fā)射器仍然在發(fā)射能量，這樣如果長時間不用便會造成能源的浪費；第二個是當發(fā)射器上放的是金屬異物，電磁波便會對其加熱，這樣勢必會損壞裝置，重則引發(fā)火災。

其次，一些無線充電產(chǎn)品在完美演出之后卻遲遲不能批量上市，為啥？因為任何電子零件在出廠的時候都要經(jīng)過專業(yè)人員的精準調(diào)試校準后才能夠出廠，同樣無線充電產(chǎn)品要實現(xiàn)很好的電磁共振效果以實現(xiàn)電能傳輸，就必須經(jīng)過精準的調(diào)校，在這樣的狀況下量產(chǎn)會變得非常的困難。

最后，現(xiàn)在研發(fā)出來的無線充電產(chǎn)品，其成本都遠遠超過了一個普通充電器價格的很多倍，無論這個產(chǎn)品有多高級，畢竟只是一個充電設備，所以要想推廣，必須在減少成本上下功夫。

4、無線充電的新方向探索

首先，要提高無線充電系統(tǒng)中的效率，就必須盡量減少發(fā)射和接收線圈之間的磁能損耗。為達到這個目的，可在發(fā)射線圈處添加高頻高電流設備對發(fā)射信號進行升壓處理，通過建立智能的頻率跟隨系統(tǒng)和LC諧振配合，發(fā)射出高磁勢的磁場，由于高磁勢的存在，可以達到盡量減小漏磁的目的，并且通過在接收部分安裝一定的磁場自動搜索裝置使系統(tǒng)盡量高效率的工作。并且可以安裝一定的磁場屏蔽裝置，減少電磁波對人體的危害，并且可以通過在屏蔽設備中纏上一定的線圈來回收未被接收裝置接受的磁能，從而提高設備效率。

為解決第二個問題，可以通過這種方式來實現(xiàn)：在接收端上裝一個磁鐵，當發(fā)射端感應到磁力后才開始發(fā)送能量，這個方法簡單可行，因為沒有人會無意中放一個磁鐵在發(fā)射器上讓它燒毀。

要解決量產(chǎn)問題，無線充電系統(tǒng)的設計首先就必須要針對共振這部分著重研究，達到設備能夠自我調(diào)整，這樣才能夠解決量產(chǎn)難題。而且要想降低成本，就必須以芯片的形式來做，這樣才有可能盡量的減少成本。

再有就是，針對現(xiàn)在絕大多數(shù)無線充電研究重心都放在大功率和遠距離上這一行業(yè)現(xiàn)實，我的看法是可以稍微轉(zhuǎn)移下重心，將無線充電技術(shù)盡量的做得精細，既然暫時還無線實現(xiàn)大功率和遠距離傳輸，那為何不往小功率，中距離發(fā)展呢？其實，如果能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標，在未來電子市場的應用還是很有前景的。

我們可以利用這一技術(shù)改造現(xiàn)有的電池，在目前各種使用一次性電池的領(lǐng)域里，用二次電池加上無線充電的方法減少一次性電池的使用量。由于電池就相當于一團金屬，我們可以在電池內(nèi)部放置接收線圈，發(fā)射線圈產(chǎn)生的交變磁場會使得電池中的金屬產(chǎn)生渦流，轉(zhuǎn)化為熱量，同時產(chǎn)生反向的磁場，抵消掉發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場強度，使得接收線圈接收電壓下降。為了降低電池中的渦流，必須在電池和接收線圈之間放置阻隔磁場的物質(zhì)，這種物質(zhì)通常被稱作“磁屏蔽物質(zhì)”。然而目前針對這種物質(zhì)的研究主要集中在強磁場50Hz的環(huán)境，對無線充電使用中100KHz左右的強磁場的研究幾乎為空白，因此這也許是未來發(fā)展的一個方向。

總體而言， 無線充電可以用于我們諸多可以想象得到和想象不到的領(lǐng)域。目前已經(jīng)可以實現(xiàn)的有：低功率低能耗的電子通信產(chǎn)品與辦公產(chǎn)品，如手機、掌上電腦等，以及家具產(chǎn)品和低能耗的家電。目前正在努力拓展的應用領(lǐng)域有交通工具，如電動車、動車組等。未來的長期目標領(lǐng)域包括：空間站，衛(wèi)星、軍艦和航母等，甚至可以把云層的電離層能量收集并通過無線的方式傳輸給需要能量的場所，應用于完全環(huán)保節(jié)能的新一代國際軍事領(lǐng)域。  再有，在產(chǎn)品的具體推廣中，還需要面臨的一個問題是行業(yè)標準的制定問題。目前除了WPC之外再無其他的行業(yè)標準，因此要想實現(xiàn)最后的通用，各個研究方向最后都應該實現(xiàn)一定的“大一統(tǒng)”，有一套較為成熟完整的標準和協(xié)議，這樣整個行業(yè)才能夠真正實現(xiàn)通用，才能夠更大程度的方便用戶，在為客戶帶來無線便利的同時大大的減少有線充電器的數(shù)量，減少電子垃圾對環(huán)境帶來的沉重壓力，是我們的生活真正的便捷化，清潔化。

5、結(jié)束語

無線充電技術(shù)的發(fā)展，勢必將給我們的生活帶來無線的便利?；蛟S在未來的某個時間，我們身邊的各種手機，平板電腦，剃須刀，相機，玩具等等，都將告別各式各樣的充電器，我們的生活將不再被各種電線所纏繞，那時候我們只需要把自己的電子產(chǎn)品放在一個平板電腦大小的板上便可以實現(xiàn)充電。我們應該相信，無線充電技術(shù)在現(xiàn)有科技高速發(fā)展的大背景下，在未來幾年，應該還是可以有較為大的進展的，敬請拭目以待。

參考文獻：
[1]姚曉平 電能無線傳輸應用方案 制造業(yè)自動化報2011.12
[2]謝利濤 無線充電技術(shù)及其應用 河南科技2011.03上
[3]楊立宏 無線充電技術(shù)展望 人民郵電報2010.9
[4]楊雪霞. 微波輸能技術(shù)概述與整流天線研究新進展[J].電波科學學報, 2009, 24.　
[5]王秩雄等 無線輸電技術(shù)的應用前景. 空軍工程大學學報(自然科學版),2003,4(1).
[6]柏楊等. 基于超聲波的無線電能傳輸?shù)难芯? 壓電與聲光, 2011, 33(2).
[7]林寧. 無接觸電能傳輸系統(tǒng)的設計研究. 浙江大學,2011.
[8]郭言平 無線充電的關(guān)鍵技術(shù)和研究 合肥學院學報2012.2（22）
[9]洪枚 無線充電——未來的充電模式 環(huán)球覽萃2011年第11期
[10]唐煉，趙昆  電磁場理論
[11]袁翊 超低頻和記低頻電磁波的傳播和噪聲