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解決物聯網續航問題的剛需,無線充電技術為何一直不溫不火
添加時間:2016/5/17 15:59:13

解決物聯網續航問題的剛需,無線充電技術為何一直不溫不火




普通消費者的日常生活中將會充滿形形色色的聯網設備。由此,設備的續航能力這個原本並不顯眼的問題便顯得尤其的重要,近兩年,無線充電技術越來越受到關注與重視,因為它將能夠很好的解決設備的續航能力這個問題。 

物聯網將會成為自互聯網誕生以來,最具革命性的進展,眾多的預測機構也都對物聯網的前景保持樂觀,它們認為:未來幾年後聯網的設備數量將會達到百億級別甚至更多。 

毫無疑問,以後普通消費者的日常生活中將會充滿形形色色的聯網設備。由此,設備續航能力開始變得尤為重要,尤其是對於那些不方便連接電源的設備,例如可穿戴產品、交通工具等等。 

相信那些智能手環與手表的使用者對此深有體會。近兩年,無線充電技術越來越受到關注與重視,因為它將能夠很好的解決設備續航能力的問題。 

接下來物聯網智庫小編就將目前的無線充電技術的具體情況匯總整理給大家。

 

1.應用現狀 

隨著智能手機和智能硬件呈鋪天蓋地之勢來襲,充電已經成為比鑽石還硬的剛需。 

現在有很多公司正致力於通過無線設備讓手機時刻保持充電狀態。無線充電技術是對能量轉換方式的大革新,便攜設備無線充電的優勢遠遠不止於擺脫線纜的束縛。然而,從尼古拉?特斯拉首次傳輸電力至今已經超過100年,但色综合小说依然未能釋放能量轉換的全部潛力。 

2015年無線充電板等發射端設備呈現飆升態勢,穿戴式裝置是帶動2015年無線充電發射端裝置出貨量成長最主要的動力來源。接下來幾年,可以想象筆記型電腦將開始支援無線充電接收功能,公共場所布建無線充電發送設備的需求將出現快速成長,越來越多消費者在日常生活中使用無線充電技術。 


2.現有技術分析 

100年前尼古拉?特斯拉發明了“特斯拉線圈”,通過空氣傳播電力,開啟了無線式電力傳播的時代。在無線充電技術尚未大麵積普及的今天,色综合小说不妨先將它粗暴地分為近場和遠場充電兩大類。 

近場 

近場無線傳輸的方式有很多,如電磁感應、磁共振、電容耦合、磁力耦合等等。前兩個應該是目前市場上最常用的技術。

 

電磁感應(電感性耦合) 

它使用導線線圈之間建立的磁場實現電能的無線傳輸。當電流流經發送線圈時,它會產生一個磁場,進而在接收線圈中感應出一個電壓。線圈耦合得越好,電能傳輸得就越好。 


如應用於手機背部、牙刷底部和充電底座集成線圈,產生磁場,兩個線圈的相互作用能夠傳輸電流,從而實現無線充電。 


磁共振(共振感應耦合) 

這種方法利用共振現象在一定空間內無線傳輸電能,其原理與電磁感應是相同的。發送器和接收器線圈以相同的頻率振蕩(或共振),共振感應耦合可使能量以高強度進行傳輸。 


消費領域的主要無線充電標準大多依賴於上述兩種方法,不過這項技術的缺陷在於傳輸距離較短,所以很多支持無線充電的手機,需要較為精確地擺放在無線充電底座上,才能正常充電,比起有線充電的穩定和用戶粘度,它並未在消費者群體中顯示出多大的優越性。 

近場較為成熟的技術標準主要有:無線充電聯盟的Qi、4AWP以及PMA三大標準。 

Qi標準的創立者WPC聯盟一直致力於開發一種全球統一的無線充電技術標準。目前有200多家公司提供的800多種產品都支持Qi標準。聯盟管理成員包括LG、高通、三星、TI、東芝和Verizon。 

Airfuel聯盟是個全球性生態係統,是PMA聯盟和A4WP聯盟合並的結果。這一合並之舉加速了未來消費者無論到何處,設備充電將具有互操作性、便利性的願景實現。組成聯盟董事會的公司有AT&T、英特爾、安森美、Powermat、三星和WiTricity。 

遠距充電係統 

相較於近場充電係統,遠距充電係統將能量從功率集線器傳遞至特定設備的方法更為多元,藍牙、Wi-Fi、超音波和紅外線等都曾被試用過。 

首先說說Wi-Fi,就在去年,美國華盛頓大學已經成功研發了利用WiFi網絡給硬件設備充電的技術。這個團隊在大約十米的WiFi覆蓋距離內給數碼相機等設備完成充電,未來可應用於手機充電。據悉,這個團隊研發的是一個“WiFi供電係統”,這個係統由WiFi接入點(路由器)和定製的充電傳感器組成。 

這個充電傳感器安裝在硬件設備上,主要用來接收射頻信號(RF)中的電能,然後將射頻信號轉化為直流電進行充電。除了上述硬件外,該團隊還研發了一套軟件方案,該方案可讓路由器在傳輸數據的同時為外部設備供電。那麽問題來了,用於WiFi傳輸的數據和充電的信號會不會存在幹擾呢?研究團隊表示,他們已經有特定的解決方案來防止兩個信號之間的幹擾。例如在路由器和傳感器上做出相應的優化,兩大信號的傳輸可以互不影響。 

而基於射頻(RF)的係統如WattUp、Cota,均使用一個或多個天線廣播能量並進行通訊。例如,Cota無線充電技術實際上是使用現有的Wi-Fi和藍牙天線來實現數據通訊和接收無線功率,然後將這些微訊號挹注到電池的充電電流。 

以uBeam為代表的超音波係統中,路由器中的訊號產生器負責產生電訊號,經過處理產生超音波,經過聚焦便會產生充電電流。然而這對係統和設備的要求比較高:必須具備高效率,並且能承受大能量訊號 。

Wi-Charge則專注於將紅外線轉換為電力。發射端透過雷射二極管向接收器準確地射出紅外線光束,接收器中的太陽能電池則負責將紅外線光轉換回電能。 

最近的突破當屬Energous,做到了無線充電距離目前最遠。它利用射頻電波將無線電波轉化成蓄電池電力,配有特殊接收器的無線裝置就可以將電力從空氣中抽離出來,為放在錢包、口袋或任何地方的手機充電。這種技術目前還存在局限性,因為它隻能為嵌入芯片的小型設備充電,而且這些設備需要與Miniature WattUp發射機直接接觸。 


無線充電係統實作應注意五大重點 

相較於有線充電,無線充電係統在先天上有許多變數,若突破不成反成絆腳,那實在遺憾。所以一些改變必須取舍有度: 

1.移動性

在無線充電係統的實作中,定位和跟蹤多個移動接收器的能力至關重要。必須考慮用戶應能隨意移動而不會丟失訊號。 

2.輻射安全

射頻安全性取決於在不損害人類健康的前提下,人體可以承受的照射量,通常是以吸收率(SAR)用來定義這個極限值。消費類產品的安全性要求其實相當嚴格,因為它關乎能否讓消費者建立安全感,不能隻以通過安全規範為目標來設計。 

3.係統幹擾 

無線充電係統基於高頻率開關訊號,必須具備預測噪訊來源的能力,包括充電係統本身的噪訊和係統外部的噪訊。 

4.成本 

在成本方麵,需要考慮的兩項因素是電源成本和傳輸效率。美國每年的電池使用量高達29億顆,若無線充電普及,將具有避免數百萬顆電池被投入垃圾掩埋場的潛力。 

5.非接觸喚醒 

如何為完全沒電的設備進行無線充電?是否要用到有線和無線兩種技術的融合?這是原理設計不能跳過的問題。 


3.落地困難 

無線充電技術的落地困境和智能家居遇到的窘迫簡直是異曲同工,惺惺相惜。一個字,亂。 

雖然無線充電技術在近年來被廣泛關注,但至今仍未真正在消費電子領域普及。雖有巨頭大佬們對無線充電技術的布局和研發,市場的冷淡卻表明,從嚐試到大規模商用還有幾段坎坷。 

一是市場產業鏈混亂,二是技術標準紛雜,有待統一。 

快速發展的無線充電市場迫切要求製造商和開發商為設備間互操作性製訂全球統一的無線充電標準。顯然,標準不統一是目前無線充電技術難以進一步普及的一大瓶頸,供應商在他們的產品中采用這些技術的步伐非常緩慢。畢竟大部分消費者並不喜歡繁瑣和零碎的操作體驗。不過,許多廠家都已推出支持雙模無線充電標準的產品,多一個選擇同時也可能是最好的解決方案。 

一旦在這場無線標準之爭中明確勝者,那麽這個市場將很快形成數十億美元的通用無線充電器業務。 


4.未來展望 

2016年也將是無線充電應用多元化的關鍵年。可客觀預測,支援無線充電功能的筆記型電腦將在2016下半年問世,並帶動相關充電設備需求。 

 

未來,整個行業希望看到類似Wi-Fi那樣擁有超遠傳輸距離、穩定性更好的無線充電技術,但仍麵臨一些技術障礙以及通信信道的監管問題。所以,無線充電在短時間內仍是消費電子領域的配角,發展壯大尚需時日。 

無線充電技術既方便又好用,而且打破了空間上的限製,因此用戶們可以利用一台發射器同時給多台設備充電,而且對充電設備所處的位置也沒有特別的要求,這將會給接下來的生活帶來更多的便利。可以看到,雖然目前這項技術還存在有諸多的問題,但是,相信在物聯網的需求刺激之下,這項技術將會與人們的日常生活走得越來越近。





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