无线充电技术发展现状与发展趋势

顾祥语

（凤城市第一中学，辽宁凤城，118100）

0 引言

无线充电技术（英文全称为wireless charging techn ology）就是在没有使用任何金属导线或者物理介质，采用电磁感应、电磁共振、射频、激光发射、微波辐射等方式以空气为介质来进行电能传输的先进技术。与传统的有线充电方式相比，无线充电并不需要安装充电端子以及线路布置，无论是在充电的安全性或者便捷性方面都有良好的表现。随着我国科学技术的进步与发展，无线充电技术在电能转化效率以及辐射量上都取得了重大的技术突破。现阶段无线充电技术已经在生活小家电（电动剃须刀、电动牙刷、智能手机等）方面实用化，并将范围扩大到电动摩托车、电动汽车、以及列车，预计在不远的将来无线充电技术将覆盖到医疗、航空、节能等更多领域中。

1 无线充电技术的发展历史与现状

■1.1 无线充电技术的发展历史

无线充电技术是由17世纪末由世界著名的物理学家尼古拉–特斯拉（Nikola Tesla）所提出的伟大构想：把整个地球当成导体，在电离层与地球表面进行低频共振，再将地球表面的电磁波作为载体进行超远距离电力传输，而且他将这一伟大的构想付诸行动。遗憾的是由于经费以及施行难度大、危险性高等等原因而终止。虽然这一构想并未彻底实现，但是却给后人留下了打开无线充电技术大门的钥匙。在之后相当长的一段时间里，许多科研人员都踩在特斯拉的肩膀上对无线充电技术进行研究，并取得了大量的成就。

■1.2 国内无线充电技术的发展现状

与国外相比，我国的无线充电技术起步较晚，时至今日仍然处在初级研究阶段中。但是在国外市场的冲击下，我国无线充电技术在近十多年来也取得了一定的成绩。在2008年7月分，著名的电脑外设公司双飞燕推出了第一款由我国自主研发的无线充电鼠标。该款无线充电鼠标的信号发射器利用计算机USB接口对鼠标进行供电。在2010年，比亚迪公司申请了基于电磁感应的非接触感应式充电器专利。同年的10月分，我国的香港城市大学也攻破了技术难关，研制出ICPT的手机以及便捷式视频音乐播放器等无线充电平台。在2011年初，安利家用净水器引进了福尔顿无线充电技术，开创了净水器无线充电的先河。在2012年10月，全球无线充电联盟将无线充电国际标准QI引入到中国。2013年的英国电子展会上，美国推出了首台“无尾电视”，该款电视机并不需要电源连接线、网线和信号线就能够接收到大量的电视信号并自由观看互联网上的节目。在2015年的3月分，哈工大（哈尔滨工业大学）研制出2m之外的无线充电技术。现阶段国内的一些著名移动终端生产商（华为、小米、OPPO、VIVO等等）也纷纷加入到了无线充电技术领域中，并推出了各自的无线充电手机，如图1所示。

图1

2 无线充电技术的发展趋势

■2.1 领域扩大化

为了能够适应当前市场的发展需求，国内的无线充电技术也开始呈现出四散扩大的发展趋势。在最初的时候，无线充电技术的主要使用对象是各种功耗低的便携式电子产品，也取得了良好的市场效应。时至今日，无线充电技术开始逐渐地向着成熟化、市场化、专业化、多元化方向前进。（1）在医疗器械领域当中，无线充电设备的运用给医疗器械改革起到了决定性的推动作用。通过无线充电技术，医疗电子产品的供电方式也开始变得更加简单、安全，同时还避免因为更换电池的原因给病患带来痛苦。比如说在心脏起搏器、心脏调节器以及内窥镜等方面的运用。（2）国家政府部门以及企业也投入了大量的人力、物力资源将无线充电技术运用到交通运输之中。电动汽车、动车、矿车等交通工具都成为了无线充电技术的重点研究对象。在2015年9月中旬，东京的丰桥科大在东京举办的贸易展览会上就对外展示出可在行驶中无线充电的汽车。除此之外，在生活家电方面无线充电技术也受到了人们的关注，空气净化器、净水器、吸尘器、洗衣机、电视等等也都成为了无线充电技术的重要载体。有些无线充电技术专家提出了将无线充电技术带进太空领域，将宇宙中的太阳能转化为微波并发往地球，再经由地球上的接收转换站转换为电能。

■2.2 发展动力多重化

任何一项技术的进步与发展，往往离不开身后强大的助力，无线充电技术更是如此。无线充电技术作为一门复杂性、交叉性强的学科，从一开始的小众发展到当今令世界各国所重视的技术竞赛。而无线充电技术快速发展的主要原因就是市场的需求强烈，但这种动力只是多重化发展动力的其中之一：（1）电子产品无论是在产品的外观以及性能安全方面都有了长足的进步。电子产品在设计中不仅要保障技术的先进性与精确性，而且产品的外观与整体设计也相当重要。运用无线充电技术，电子产品就省去了充电电线以及充电接口，而且产品的体积更小，携带更加方便，而且还节省了成本。电子产品省去了充电接口，也减少了裸露的金属接口，对于提高电子产品的安全性更加有利。（2）充电端口统一化。统一化充电端口是充电技术发展过程中的必经之路，通过无线充电技术的普及与推广能够加快充电端口统一化的发展脚步。比如说只需要一套无线充电设备，就能够对所有的便携式数码产品或者移动终端设备进行即时充电（智能手机、数码相机、笔记本电脑等等），省去了充电器重复设计。（3）加大环境保护概念的推广力度。随着社会的进步，人们对于绿色环保的生活理念越来越重视，而无线充电技术也与环保理念的发展步调相一致。第一，能够实现无线充电端口的共享，并节省了大量的材料与成本。通过构建公共无线充电设备，电池的使用量会急剧减少，同时还能够减少大量的固体废弃物的产生，对环境起到保护作用。第二，无线充电技术所使用的能耗比有线充电设备的能耗更低而且更加环保，特别是在电动汽车方面。

■2.3 多样化、智能化发展

（1）实现方式多样化。无线充电技术常用的有四种方式，最初人们的研究对象是电磁感应式的无线充电，而经过长期的发展电磁感应式的无线充电技术较为成熟，比如说智能手机、平板电脑等电子设备的无线充电器。随着技术的进步，电磁共振式无线充电技术也获得了实质性的发展。在2014年6月英特尔公司和IDT公司达成共识后，双方利用共振技术研发出了无线充电芯片。光电转换技术也有了新的进展，利用激光为主要载体，将能量发射到目的接收端后转为电能。（2）实现方式智能化。从早期的单一硬件发展到微型处理器，无线充电技术也获得了新的发展空间。相比较于普通充电器，无线充电设备更加安全、方便，还能够智能识别不同设备，不但起到了节能的效果，而且也给人们的工作与生活带来了极大的便利。

3 结语

综上所述，无线充电技术作为当前重要的技术之一，不但是科学技术发展的重要基础，也汇聚了无数科研人员的心血与智慧。依据无线充电技术的发展现状，未来最为主要的阻力就是如何克服标准问题、提高传输能效、减少成本投入等等。虽然无线充电技术仍然存在诸多未解决的困难，但是我们有理由相信在广大科研人员的研究与思考下，无线充电技术也会变得更加光明。