無線充電有多遠？

無線充電有多遠？

導讀:電線粗或細，長或短，都不重要，沒有電線，對我們來說最重要。 在我們的辦公桌上，手機出現，讓我們告別愛打結的座機電話線；藍牙的出現，讓我們告別愛接觸不良的耳機線；WiFi的出現，讓我們告別了笨重的網線和數據線……科學家做的這一切，都是為了讓人們在

　　電線粗或細，長或短，都不重要，沒有電線，對我們來說最重要。　　在我們的辦公桌上，手機出現，讓我們告別愛打結的座機電話線；藍牙的出現，讓我們告別愛接觸不良的耳機線；WiFi的出現，讓我們告別了笨重的網線和數據線……科學家做的這一切，都是為了讓人們在使用電子產品時束縛更少，更加自由。然而在這個電池不大爭氣的年代，看似合理又令人困擾的電源線始終讓我們又愛又恨。　　遲到百年的無線輸電　　或許「無線充電」對於天天糾結在各種線之間的我們還過於陌生，又或許那些已經率先用上無線充電設備的新潮人士正為那塊小小的充電板感到驚訝，但事實上，這不是什麼新技術，至少，從「無線」和「電」這兩個概念來說，它們之間的關係早在電出現初期已被揭示。早在19世紀末20世紀初，丹麥物理學家漢斯·奧斯特就有了一個影響力巨大的發現：當電流經過線圈時，周圍會產生磁場（即「電生磁」）。十年後，僅讀過兩年小學的英國物理學家邁克爾·法拉第進一步發現了電磁感應現象——用沒有通電的其他線圈接近上述磁場，線圈中便會產生電流（即「磁生電」）。　　通過上述兩項諾貝爾獎級別的發現，我們很容易便可得出消滅電線的方法了。但是為什麼無所不能的電力工程師過了這麼久都沒能把電線消滅掉？他們這一百年來都去扛電線杆去了嗎？不是的，通過磁電感應傳輸能量也有自身缺陷：傳輸效率太低又存在危險。電磁輻射只適合傳送信息，並不適合傳送能量。因為輻射無定向性可言，能量將會浪費在無用的空間中，而且還可能對空間造成很大的電磁污染。　　其實早在19世紀末，傳奇科學家特斯拉便構想過利用他發明的「特斯拉線圈」構造一個無線電力傳輸網。他希望通過「特拉斯線圈」進行電磁轉換、發射和接收，最終在一個區域內，空中會出現如同閃電般的電流傳輸，蔚為壯觀。特斯拉對「特斯拉線圈」寄予厚望，他甚至說服了當時的大富翁J.P.摩根，獲得了15萬美元的資助，在紐約建成一座高約57米、頂部有一個直徑約為27米的半球形圓頂鐵塔。特斯拉相信，這座鐵塔可以成為他夢想中的「世界無線電網」或「電波城」的第一步。但是，建設費用不斷上漲，超過了原先預算，而摩根和其他資助人對於繼續幫助這個項目卻猶豫不決，使得特斯拉的夢想夭折。1917年，這座代表著特斯拉夢想的鐵塔變得銹跡斑斑，最終被拆除。　　所以後來的科學家們覺得與其研究電磁感應這種虛無縹緲的東西，還不如拉兩條電線來得省事，又或者去研究更耐用體積更小的電池更容易出成績。最終，這方面的研究延遲了近一個世紀。　　直到2007年，無線電力傳輸研究才出現「看得見」的進展。當年，美國麻省理工學院的科學家通過電磁感應，成功地「隔空」點亮了離電源兩米多的一個60瓦燈泡。研究團隊用兩個直徑60厘米的銅線圈做實驗，一個線圈接在電源上，作為送電方，另一個作為受電方置於兩米外，連接一個燈泡。科學家利用了「共振」原理，當送電方的電源接通後，兩個線圈都以10兆赫茲的頻率振動，從而產生強大的振動的電磁場，送電方發出的電振即可傳到受電方。兩個線圈雖未相連，仍可完成隔空供電，使燈泡發光。即使在電源與燈泡中間擺上木頭、金屬或其他電器，燈泡仍會發亮。　　混亂的技術標準　　上述裝置被命名為「WiTricity」，後來，「WiTricity」成了一家公司的名字，再後來，這家公司因擁有「磁共振無線充電」技術被幾個土豪小夥伴（例如高通、三星、博通）拉攏進一個名為「無線電力聯盟」（A4WP）的組織。WiTricity的「磁共振無線充電」技術也理所當然地成為該聯盟的核心技術。　　但在A4WP出現之前，這個世界便存在著一個致力於無線充電的強大組織，它便是「無線充電聯盟」（WPC）——全球首個推動無線充電技術的標準化組織（成立於2008年）。由於先行一步的優勢，該聯盟在無線充電領域一直處於領跑地位，其成員包括來自15個國家的137個合作夥伴，覆蓋無線充電解決方案各生產環節，其中不乏飛利浦、HTC、諾基亞、三星、索尼愛立信、百思買、德州儀器等知名企業。幾個始建成員可能被中國武俠電影荼毒頗深，為自己的無線充電技術標準起了一個生動形象的名字：「Qi」——源於氣功里的「氣（qi）」。WPC採用的Qi無線充電標準則是基於最基本的電磁感應原理——一百多年前奧斯特和法拉第的那一套。　　目前，WPC的無線充電技術已經實現了頗具規模的商業應用，包括手機、電視機、剃鬚刀、電動車在內的多個領域都能看到採用Qi標準的無線充電設備的身影。Qi標準的代表性產品有諾基亞Lumia 920、諾基亞Lumia 820、谷歌Nexus 4等。使用這些手機的時候，不需要安裝任何配件，直接將它放在任何一款支持Qi標準的充電器上就能開始充電，目前市面上已經有了勁量、PowerMate等品牌的大量不同款式的無線充電器可供選擇。　　近來無線充電重新被媒體熱議，主要是因為A4WP聯盟與另一個同樣具備相當影響力的無線充電技術組織「電力事業聯盟」（PMA）宣布將簽署合作協議，合力促成兩種無線充電標準的整合，加速市場上無線充電標準統合的腳步。PMA聯盟由Duracell Powermat公司發起，該公司由寶潔與無線充電技術公司Powermat合資經營，擁有比較出色的綜合實力。除此以外，Powermat還是A4WP標準的支持成員之一。已經有AT&T（美國最大電信運營商）、谷歌和星巴克三家公司加盟的PMA聯盟經過多年經營在無線充電領域中已坐擁一席之地。如果你曾聽說過在美國星巴克不僅能蹭網還能蹭電的傳聞，那其中「蹭電」的優惠便來源於PMA提供的無線充電技術支持。和WPC一樣，PMA的充電技術也是基於最「原始」的電磁感應原理，但技術標準不一樣。　　讀到這個地方可能你腦子裡已經一團亂麻，你也許會疑惑：難道我去買一台支持無線充電的手機還要跟服務員說我要PMA、A4WP或者Qi標準的？是的，目前來說的確是這樣，而且充電器也必須是同一標準。而且，即使是同一廠商生產的手機，無線充電所用的技術標準也可能不一樣。眼尖的你可能發現上文提及的三個聯盟兩次出現同一家手機製造商的名字——三星，三星旗下多款手機上應用Qi標準的無線充電技術，但同時，三星也是A4WP聯盟的創建成員，而且，三星也表示支持PMA標準…… 　　誰將笑到最後？　　三星這般「朝三暮四」並非節操問題，而是因為在現有的技術條件和發展局面下，三種標準的充電技術很難分辨誰好誰差誰終將贏得更大的市場，為了緊跟潮流，和三個聯盟都打好關係同樣是其他很多電子巨頭的做法。　本世紀初，很多技術公司先後打過無線充電器的主意，但由於沒有標準，一直無法廣泛應用。最先抱團長大的WPC在亂局中制訂並推廣了自己的Qi標準，在Qi標準下，無線充電座與終端產品（比如你的手機），分別內置了線圈，兩者靠近就開始從充電座向產品供電。但充電效率是和線圈之間的位置密切相關——如果你想充電的手機沒擺好，兩個線圈之間電磁感應便不充分甚至消失，電就充不了，於是這些年廠商們都在位置問題上傷腦筋。而且這種標準只適合近場無線充電，兩個線圈間的最遠距離也只能是幾厘米。所以採用Qi的無線充電設備都需要將手機等設備放在充電基座上指定的位置，對使用者的要求較高。也就是說，當你從充電基座上拿起手機，手機便會停止充電。這麼一來，相信你便會懷念電線的好處了——雖然礙事，但好歹打電話時還能拿起來走兩步啊！而且，這種無線充電器和很多年前黑白屏年代手機的座式充電器又有什麼區別，這是歷史倒退的節奏嗎？　　Qi標準的另一個不足之處是不能同時為多部終端產品充電。為改進這個缺點，有人提出在充電輸出裝置中放置多組小型線圈，以增加充電範圍，但耗電量無疑也會隨之增加，而且用戶依然需要在充電時將手機等設備精確地放置在有感應磁場的區域，以保持和充電基座較強的連接。為了進一步解決耗電量增加的問題，WPC在Qi技術中加入了一種通訊協議。通過這個協議，充電中的設備會「告訴」充電基座需要的電量或是充電已完成，而充電基座可以根據充電設備的需要調節輸出功率或者在充電完成後轉入節能模式。　　如果你想像的「無線」生活是你拿著一台手機或平板走在家裡的每一個角落都能接上飄蕩在空氣中的電磁能進行充電，那麼在可以預見的未來，Qi標準可能都實現不了這種場景。而同樣的事情，A4WP卻有可能做到。A4WP聯盟里的WiTricity公司所擁有的「磁共振無線充電」技術便是實現這一場景的關鍵武器。雖然A4WP聯盟還沒有出現實質性的無線充電產品，但「磁共振無線充電」在業界已不陌生。早前日本科學家展示了一種新技術：一輛日產混合動力車，停在距離充電柱幾米遠的地方，藉助電磁場導電，很快充上了電。而這正是通過「磁共振無線充電」技術實現的。　　電磁波的「共振」與聲音的「共振」原理相通的，形象點說，如果海豚音張靚穎走進宴會大廳，用非常高的聲音歌唱，當大廳里某個杯子與她聲音的頻率相同時，它就有可能爆炸。但其他人、其他杯子卻不會爆炸，因此在特定頻率的兩個物體間傳遞能量更加高效，且對周圍的人並不會造成傷害。「磁共振無線充電」技術便是在送電、受電的兩個線圈上安裝諧振器，通過「共振」使低能量電磁波能傳遞到更遠的地方，擴大無線充電的可用範圍。同時，A4WP標準的充電技術還能實現對多個終端設備進行充電（本文題圖照片便是A4WP標準無線充電技術的效果圖）。越來越多的現象表明，A4WP標準比Qi標準更具發展前景，但相對Qi標準來說，它更加耗電。　　最終決定誰能勝出的因素可能還是這兩種技術的應用率，而在這方面，有著多家合作夥伴和一百多款上市設備的Qi遙遙領先。而且技術改革上WPC也沒閑著，據聞，WPC曾多次與A4WP的成員進行接觸，預備建立屬於自己的磁共振充電解決方案。　　另外，A4WP標準和Qi標準的無線充電技術同樣面臨一個突出的問題：裝置佔用空間過大。Lumia 920和iPhone 5於同一時期面市，軟硬體能力平平的Lumia 920差點因為無線充電的噱頭蓋過不可一世的蘋果，但是作為一款智能手機，Lumia 920的厚度竟然達到了10.7mm，比iPhone 5厚了整整3mm。造成這種局面，無線充電裝置「功不可沒」，而這大概也是蘋果一直「忍痛割愛」的原因吧。　　電子設備對電的需求越來越大，電池容量已經構成行業發展的瓶頸。同時，電動汽車、智能家電等行業也在飛速發展，電的供應形式正愈發引起關注，這必將推動無線充電技術加快發展步伐。而我們曾經做過的「無線」夢，應該不用再等上百年之久了。
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