無線充電三大標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)缺點及合并挑戰(zhàn)

根據(jù)HIS的預(yù)估，全球無線充電市場預(yù)計將從2013年的2.16億美元，增加40倍，到2018年達到85億美元(參考文獻1)。但是，這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會受到幾個現(xiàn)存互不兼容標(biāo)準(zhǔn)的影響。展望未來，許多開發(fā)商的問題是，是否所有這些標(biāo)準(zhǔn)可以在一個作為無線充電之用的統(tǒng)一、經(jīng)濟實惠且高效的標(biāo)準(zhǔn)下共存。雖然無線功率轉(zhuǎn)移的概念是在一個多世紀(jì)之前形成的，但在過去的幾年里，尤其是在像無線充電聯(lián)盟(WPC，成立于2008年成立)、電力事業(yè)聯(lián)盟(PMA，成立于2012)、無線電力聯(lián)盟(A4WP，又名Rezence，成立于2012年)等標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)后，無線功率轉(zhuǎn)移已經(jīng)開始有了實質(zhì)的作用。

價值鏈中的關(guān)鍵利益相關(guān)者有設(shè)備制造商、原始設(shè)計制造商(ODM)、半導(dǎo)體公司及基礎(chǔ)設(shè)施公司;諸如三星、微軟(諾基亞)、HTC和LG是設(shè)備制造商;原始設(shè)計制造商(ODM)有Primax、Uway、和三星機電等;半導(dǎo)體公司則像是TI、IDT、飛思卡爾、高通、英特爾、聯(lián)發(fā)科、博通等;至于基礎(chǔ)設(shè)施公司則是像麥當(dāng)勞、Marriott、和星巴克，這些業(yè)者借著采用無線充電來為其客戶提供一種增值服務(wù)。

除了作為一個消費電子配件之外，無線充電還可將其應(yīng)用擴展到家居飾品、醫(yī)療、汽車、工業(yè)和國防應(yīng)用。瑞典家具公司宜家(Ikea)最近宣布推出內(nèi)嵌在其臺燈之內(nèi)的一批無線充電產(chǎn)品(參考文獻2)。無線電力充電連同它的應(yīng)用和使用情境，已成功地獲得消費者的青睞，但大量采用該技術(shù)而躍居成市場主流的情況，仍未達到預(yù)期的水平。造成這種情況的其中一項主要原因是由于標(biāo)準(zhǔn)不一，以及支持相互競爭標(biāo)準(zhǔn)的各大營運商(在美國)。

上圖為各種無線充電應(yīng)用的使用場景。

在目前的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中可望會浮現(xiàn)出兩種可能性：。

●　出現(xiàn)一個單一的標(biāo)準(zhǔn)，這將可加快無線充電技術(shù)被采用的速度。

●　支持多模式無線充電的解決辦法，其中，單一的發(fā)射器/接收器可以支持多個(WPC / PMA / A4WP)標(biāo)準(zhǔn)。

如果我們檢視一下從技術(shù)規(guī)范(來自標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu))到概念驗證、產(chǎn)品開發(fā)、制造、以及成品的整個價值鏈，有幾項因素會構(gòu)成在開發(fā)某一特定技術(shù)時的創(chuàng)造、提供和截取價值的良好整體經(jīng)驗。這些都是要讓該技術(shù)茁壯成長的基礎(chǔ)。具體到無線充電，按優(yōu)先級排列的關(guān)鍵因素如下：

●　經(jīng)濟上的可承受性：成本效益，從批發(fā)和零售的角度來看，開銷要少

●　可用性：增強易用性，像是可以自由擺放、可同時多部器件充電，和在相當(dāng)距離外充電的潛在能力

●　質(zhì)量和安全性：符合特定產(chǎn)業(yè)對安全使用該技術(shù)的指導(dǎo)方針

●　互操作性/向后兼容性：標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)和跨標(biāo)準(zhǔn)

●　技術(shù)擴散：通過定制和/或優(yōu)化將使用情境擴展至其它應(yīng)用

現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的比較

無線充電聯(lián)盟

WPC(Wireless Power Consortium)在2008年宣布的無線充電標(biāo)準(zhǔn)被稱為 “氣(Qi)”，這是無線充電技術(shù)針對主流消費電子設(shè)備商業(yè)化的一大步。

氣采用的原理是變壓器電路的磁感應(yīng)，其中，發(fā)射器和接收器線圈以非常接近的形式接合，從而實現(xiàn)電力的轉(zhuǎn)移(參考文獻4)。發(fā)射器在低工作電壓下工作，視線圈的類型而定。在發(fā)射器(主)線圈中產(chǎn)生的電流將會產(chǎn)生一磁場，這又會在接收器(輔助)線圈感應(yīng)出電流。接收到的電流可為接收器設(shè)備的電池供電，像是移動電話、平板計算機、照相機和智能手表等。發(fā)射器可為接收器提供一致的功率和電壓電平。 Qi標(biāo)準(zhǔn)定義了通信協(xié)議，其中電力轉(zhuǎn)移和接收到的量是最佳的。在接收器和發(fā)射器之間會有一通信封包傳送協(xié)議，它與一些因素相關(guān)，例如，發(fā)射器發(fā)現(xiàn)到的接收器、接收器的狀態(tài)和配置信息、接收器所要求的功率電平和電力傳輸?shù)慕Y(jié)束。

效率水平要視正確線圈的排列、Z的距離、和線圈類型的選擇而定。典型效率范圍為65%至75%之間。目前規(guī)范的版本是1.1版，未來還會繼續(xù)推出多個版本，其中將會規(guī)定多臺設(shè)備同時充電的支持、Z距離的增加，而焦點則會傾向磁共振。

這些都是以電感為基礎(chǔ)的無線充電系統(tǒng)之典型的發(fā)射器和接收器線。

特點：

●　緊密耦合的感應(yīng)方案

●　可在100-205千赫的頻率范圍工作

●　使用負(fù)載調(diào)變在2Kbps的帶內(nèi)通信

●　接收到的功率可達5W(低功率) - 15W(中-功率)，而針對高功率應(yīng)用則有即將會推出的120W

●　支持異物檢測(FOD)功能

●　可定義磁共振的未來規(guī)范

●　超過200家的業(yè)者支持，包括三星、LG、德州儀器、松下、東芝、微軟、中興、Verizon和Motorola Mobility