iNPOFi：突破無線充電技術障礙

2013年6月21日，「2013年天翼手機交易會暨移動互聯網論壇」在廣州拉開帷幕。近年來隨著手機和其他移動終端對於電源能量需求的增長，無線充電技術成為近兩年來的發展熱點。但國際上基於電磁感應、電磁共振等原理的無線充電技術仍不夠成熟，存在種種難以克服的技術障礙。展會上大連硅展科技有限公司推出的採用「inpofi智能無輻射充電技術」的諾拉德手機無線充電設備，突破了現有無線充電技術在技術上的種種障礙，吸引了在場移動設備廠商的廣泛關注。國際無線充電技術障礙難解目前國際無線充電技術仍不夠成熟，標準也尚未統一，不論是電磁感應技術還是電磁共振技術等各自都存在種種無法克服的技術缺陷，使得很多廠商在關注wpc聯盟的同時，也研發新的無線充電技術或組建新的聯盟，例如，wpc主要參與者powermat公司又組織另外一個聯盟pma(powermattersalliance),三星和高通則又組織成立了a4wp（allianceforwirelesspower）聯盟，以求新的技術突破。這就進一步造成了無線充電技術標準混亂。除了以上技術方式外，也存在其他幾種充電方式，比如以日本村田公司的電場耦合技術、powercast公司為代表的無線電波技術、以及以wildcharge、duracell兩家公司為主的傳導式充電等。而現已投入商用的無線充電技術仍普遍存在如下問題：1、電磁波輻射對人體健康影響尚無權威答案電磁輻射是現有無線充電技術的主要問題之一。聯合國人類環境大會已經把電磁輻射列為四大公害，其對於人體有著諸多影響。電磁共振式和無線電波式無線充電採用的高頻電磁波傳輸，均會產生相當量的電磁輻射。無線充電技術需要保證電磁波只輻射到手機接收部分，而不影響到人體健康。2、電能轉化率低，與節能的大方向不符目前基於電磁感應、電磁共振技術的無線充電器，充電的轉化率比起有線充電器來說，要低了不少，線圈能量轉化過程中只能達到70%~80%，加上內部電路降壓損耗，整個無線充電系統的效率僅為20%~40%。充電效率遠不如有線充電的效率，與節能的大方向不符。3、發熱嚴重，存在潛在的安全隱患基於電磁感應和電磁共振技術的無線充電器，電能損耗很大，而損失的能量很多會轉化成熱量，從而使設備溫度上升，而溫度上升對電池會造成壓力，設備電池的壽命可能會比使用插件充電器要短得多，並存在潛在的安全隱患。4、電磁干擾難通過emc認證基於電磁傳輸的無線充電技術，無線充電天線會與手機其他天線和電子部件相互干擾。不僅寄生電容和外部磁場，甚至連接受設備都能干擾到充能電磁場，從而影響充電效率。此外，越小的設備越會受到外部因素的影響，尤其是海外市場對整機電磁兼容性（emc）要求嚴格，使得基於電磁傳輸的無線充電技術很難應用到行動電話中。5、方案體積較大，設備外觀受影響程度嚴重手機等移動設備內置無線充電功能必須保證其外觀不受影響，而基於電磁感應、電磁共振技術的方案所佔用空間均較大，且難以取得根本性突破，不便於集成到便攜電子產品中。2012年10月諾基亞推出的lumia920內置了ti的單晶元無線充電接收方案，但其無線充電模塊大小依然在3.5cm×5.5cm左右，大量線圈的加入勢必會加重整機重量，這也是導致不可能將其做的更薄的重要原因。6、成本過高也成為阻礙無線充電普及的重要原因迫於成本壓力，目前基於wpc聯盟qi標準的電磁感應技術充電板和接收設備售價均在40美元左右，日本村田的電場耦合方案電路模塊成本價格更是已高達200元以上，電磁共振和無線電波式也受制於技術和成本原因而未量產面市。成本過高一方面難以讓大眾消費者接受，另外也會阻礙無線電源充電技術生態系統（公共平台服務）的搭建，可以說成本過高也是影響無線充電普及的一大重要原因。inpofi：無線充電技術的變革「inpofi智能無輻射充電技術」不同於電磁感應、電磁共振、電場耦合等技術都通過電磁輻射來傳遞能量，利用智能控制通過電場直接傳輸能量。從根本上解決了現有無線充電技術在輻射、效率、發熱、電磁干擾等方面的技術問題，同時由於方案具有極高的集成度，在體積和成本上也均遠優於其他無線充電技術。以史為鑒：從無線區域網技術發展看無線充電技術變革wifi問世前無線數據傳輸技術已經存在多種技術：藍牙(bluetooth)技術、irda（infrareddataassociation）紅外數據傳輸技術、homerf技術。在與wifi正面交戰的無線區域網絡方面，homerf技術也要先於wifi技術2年。homerf在1998年、1999年曾一度在家庭區域網中佔有90%的市場份額；2000年之後homerf技術開始節節敗退；2001年homerf的市場佔有率降至30%，市場優勢逐漸喪失；至2003年年初homerf工作組宣布將停止研發和推廣homerf規範，wifi獨佔無線區域網市場。究其原因主要是由於主要是homerf技術在無線數據傳輸速率、抗干擾能力等技術方面難以突破，存在先天不足，加之後續研發與技術升級進展遲緩、市場營銷策略失當，決定了homerf標準應用和發展前景有限。目前的全球無線充電行業同樣存在多種不同的技術：qi的電磁感應技術，a4wp的電磁共振技術，和日本村田公司的電場耦合技術等。然而跟homerf一樣，目前以qi為代表的電磁感應技術雖在市場上佔有份額較高，但其在輻射、效率、發熱、電磁干擾等方面難以突破，推出至今5年技術升級緩慢，其他基於電磁或電場輻射原理的技術也都存在同樣的技術障礙。未來無線充電市場競爭的核心則是安全性、效率、體積、電磁兼容、成本等方面。哪種技術、標準在上述方面具有優勢就必將使其佔據更有利的市場地位。現有無線充電技術對比名稱電磁感應(qi)電磁共振（a4wp）電場耦合無線電波inpofi智能無輻射原理通過發射端和接收端兩個線圈之間的磁場耦合進行能量傳輸。發射端線圈發出一定頻率交變能量，接收端線圈和電容產生共振轉換為電能，實現無線充電。在發射端和接收端設置極板，發射端產生交變的電場，利用這兩個極板間的電容耦合到接收端，實現無線充電。由微波發射裝置和微波接收裝置組成，通過捕捉到從牆壁彈回的無線電波能量實現無線充電。以脈衝信號檢測，階梯電流脈衝啟動，超低頻脈衝電場傳輸和緩坡脈衝關閉為基本工作原理，實現無線充電。代表產品nokialumia920、googlenexus4tdk無線照明、三星高通正在開發（未產品化）村田為ipad2設計的無線充電器「airvoltage」powercastinpofi無線充電產品電磁輻射有有有有無電能轉化效率最高70%受發射接收相對位置影響嚴重最高70%，距離越遠效率越低最高70%，不受發射接收相對位置影響小於50%，距離越遠效率越低大於90%，不受發射接收相對位置影響溫升外殼溫升可達20℃理論上熱效應較大，具體需出產品後測試外殼溫升可達20℃存在一定熱效應，具體溫升需測試熱效應微弱，滿負載下外殼溫升小於2℃體積接收模塊＞35mm×50mm發射模塊＞50mm×50mm接收模塊＞35mm×50mm發射模塊＞50mm×50mm接收模塊：76.5×11.5×11mm發射模塊：108×30×16mm；接收模塊＞35mm×50mm發射模塊＞50mm×50mm接收模塊＜10mm×15mm發射模塊＜50mm×10mm兼容usb否18v12v9v供電，少有5v方案需5v/1.5a以上專用適配器。否否15v及以上電壓供電否是電磁干擾有有有有無其他實現和控制難度大；遠距離輻射太強，電能損耗太大；成本較高。對器件要求嚴格；生產難度大；成本較高。發射功率僅為幾十mw，充電時間較長；遠距離電能損耗很大。異物檢測；過溫保護、過流保護、短路保護功能；智能電力管理。從上述對比我們可以看出，「inpofi智能無輻射充電技術」在輻射、效率、發熱、電磁干擾、體積等方面相對於其他方案具有絕對的優勢，但「inpofi」技術由於推出相比於qi技術晚，目前市場佔有份額相對較低，其是否能夠像wifi逆襲homerf技術一樣，戰勝其他傳統無線充電技術，還需要時間來驗證。原標題 [iNPOFi：突破無線充電技術障礙]以上內容來自：中關村在線[責任編輯:李洪帥]
推薦閱讀：