是科技非魔法淺析智慧型手機無線充電

2024-07-16 23:51:48 2

泡泡網手機頻道12月5日提到無線充電技術你或許會想到Lumia 920/820，LG Nexus 4，資深一點的機友也會提到Palm在2009年發布的Palm Pre系列智慧型手機以及點金石（TouchStone）。對國內的普通消費者而言，無線充電還是比較遙遠而陌生的，而其中到底有何奧秘以及玄機呢？

配備無線充電的智慧型手機

·CES2009，Palm發布Palm Pre智慧型手機，配有一塊具備磁性的TouchStone（點金石）無線充電底座，Palm後續的Pre Plus，Pre2，Pixi，Pixi Plus還有被惠普收購後推出的Pre3和Veer 4G智慧型手機以及TouchPad平板電腦都可以支持點金石進行無線充電

在點金石上充電的Palm Pre

·今年9月5日，諾基亞召開發布會發布Lumia 920/820，支持Qi標準的無線充電底座。

·今年10月底，谷歌發布Nexus 4，支持無線充電底座，同樣採用Qi標準

·美國運營商Verizon的許多定製機型都有配備無線充電技術，比如最新的HTC Droid DNA

·英特爾和三星宣布合作，將在明年推出支持無線充電的手機和筆記本電腦產品

無線供電的概念解讀

無線供電是指消耗電能的電器通過無線的方式獲取電能的過程，廣義的無線供電不對獲得電能的來源做限定，因此如果是太陽能、風能、潮汐能、微波或者電磁能轉化成電能供電器使用也算是無線供電，但一般我們都叫這個過程為發電，而不是奇奇怪怪的稱之為無線供電。

磁共振供電（左為供電線圈，右有兩隻小電珠和一隻小風扇）

狹義的無線供電則限定了電能轉化為磁能，然後接受方將磁能在轉化為電能。這也比較貼近目前我們普遍認為的樣子。

狹義的無線供電在具體實現的時候又分成兩種方式，一種通過電磁感應原理實現（還記得中學物理課本裡的特斯拉線圈麼？XP），我們現在已經可以在智慧型手機等小型電器上實現的無線充電，電磁感應實現無線充電的感應距離小，傳輸功率有限，轉化效率低，但是相對容易實現，目前Qi標準的無線充電技術就屬於這一類；另一種則根據磁共振原理，理論上可以實現遠距離和大功率的電能傳輸，並且安全無輻射，不過目前仍在實驗室研發階段，上需要更多技術突破，實現商業化有待時日。

電磁感應供電（左一）與磁共振供電（中/右）對比，後者更具優勢

諾基亞谷歌LG等廠商在今年下半年如雨推出支持Qi標準無線充電的產品一下子傳進人們的視線，那麼Qi無線充電技術到底是何方神聖呢？

Qi無線充電技術

Qi這種奇怪的字母組合出現在英文中算是比較罕見，而這個Qi原來也只是一枚漢語拼音，筆者回譯時才發現老外借用了中文「氣」的發音，並且以「氣」來表示無線充電系統也自有一番準確性和文藝範，所以下文開始使用「氣系統」來表示Qi標準的無線充電系統。

簡單而言氣系統是一個通過電磁感應進行近距離電能傳輸的系統。如同已經曝光的Lumia 920/820充電底座那樣，這個系統包括一個內置線圈的充電板，另外接受電能的那一方也需要內置特定規格的線圈，在充電過程中充電板和電器之間有雙向無線信號的傳輸，數據量約為2kb/s（所以之前電磁爐給Lumia 920充電只是表象而已）。

Qi系統原理

氣系統分為低功率和中功率（誒？沒有高功率XP）兩個版本，低功率僅能達到至多5瓦特的電力傳輸速率，中功率則可以達到120瓦特。無論何種功率版本，氣系統的傳輸距離都比較有限，最多不能超過40mm也就是大約4cm（1.6英寸）的距離。

氣系統最初是由無線充電聯盟(Wireless Power Consortium)最早於2009年8月提出，首個標準就是低功率版本，中功率標準在2011年提出。

無線充電技術的現實問題

就算是最容易實現的電磁感應充電，也有諸多不成熟的地方，比如無線充電的轉化率較低，電能容易變成熱能浪費掉，效率不高的直接表現就是充電更慢。在手機中增加無線充電線圈只會讓手機原本複雜的設計再加一個元件，而多一個元件所帶來的設計成本和生產成本都需要消費者買單，不過日後如果實現了大規模生產，這些也都不是問題。另外由於目前無線充電的距離有限，只能將手機置於特定的底座或墊子上才能充電，所以如果你拿起來操作手機時，充電過程就不能繼續。

車用點金石

目前筆者沒有機會試用支持Qi標準的無線充電設備（比如Lumia 920/820）。從現有的Palm點金石（TouchStone）的使用狀況來看（使用的是HP Pre3），筆者總結了以下幾點：

1.底座/機身的貼合引起的發熱問題：由於底座是有磁力的，所以要把手機吸在底座上才能進行充電，並且由於後蓋的曲線設計問題，總要調整至特定位置才可以實現穩定的充電，或許與筆者使用HP Pre3本身的設計有關，使用HP Veer 4G則沒有這個問題，因為Veer 4G的後蓋更平整，與點金石更貼合，因此發熱也較少；（看起來Lumia 920不存在這個問題）

2.點金石沒有移動性：筆者在家中/單位這的固定位置都備有點金石，這確實會比較方便，但如果出差旅行或者去了其它地方，點金石反而是個累贅——直接帶一條microUSB線就行了，更何況點金石形狀不規則也不方便攜帶；

3.比起線纜，無線充電真的很慢，並且操作受限：Palm在點金石上充電時會進入展示模式（Exhibition），可以顯示時間/照片/微博等等，這時可以進行簡單的觸控操作，不過如果是徹底沒電但是此時你又要用手機，還是乖乖連接microUSB線吧；

4.額外連一根線出來只能給Palm的手機充電感覺還是有點浪費的，畢竟如果是microUSB的話就能給各種設備充電，尤其是像小編這樣電子產品特別多的人（貌似這麼說有點欠扁-.-|||）。

無線充電技術的未來

為手機電腦MP3充電只是小把戲，按照Qi標準在產品背蓋的內側中設計一個線圈即可，而科學家則關注遠距離供電和高功率無線供電。在實現電力遠距離傳輸之前，改善電力車輛的充電方式是相對容易實現的一個想法。

「設想一下：車開到車庫後你就不用管他，車子就能自動充電。因為地面有一塊墊子，而你的車子底部有一個線圈。還有，在停車場專門配有電動車輛泊車區，這個泊車區的地下埋有無線充電裝置，可以自動給車充電。這肯定會給電動汽車的使用者帶來很大方便。」WiTricity的CEO Eric Giler說。WiTricity始於2007年麻省理工學院開始的一項無線充電的項目，後來成為獨立運營的公司。2011年8月，日本豐田對WiTricity進行了投資。