无线充电有多远？导读:电线粗或细，长或短，都不重要，没有电线，对我们来说最重要。 在我们的办公桌上，手机出现，让我们告别爱打结的座机电话线；蓝牙的出现，让我们告别爱接触不良的耳机线；WiFi的出现，让我们告别了笨重的网线和数据线……科学家做的这一切，都是为了让人们在 在我们的办公桌上，手机出现，让我们告别爱打结的座机电话线；蓝牙的出现，让我们告别爱接触不良的耳机线；WiFi的出现，让我们告别了笨重的网线和数据线……科学家做的这一切，都是为了让人们在使用电子产品时束缚更少，更加自由。然而在这个电池不大争气的年代，看似合理又令人困扰的电源线始终让我们又爱又恨。 迟到百年的无线输电 或许“无线充电”对于天天纠结在各种线之间的我们还过于陌生，又或许那些已经率先用上无线充电设备的新潮人士正为那块小小的充电板感到惊讶，但事实上，这不是什么新技术，至少，从“无线”和“电”这两个概念来说，它们之间的关系早在电出现初期已被揭示。早在19世纪末20世纪初，丹麦物理学家汉斯·奥斯特就有了一个影响力巨大的发现：当电流经过线圈时，周围会产生磁场（即“电生磁”）。十年后，仅读过两年小学的英国物理学家迈克尔·法拉第进一步发现了电磁感应现象——用没有通电的其他线圈接近上述磁场，线圈中便会产生电流（即“磁生电”）。 通过上述两项诺贝尔奖级别的发现，我们很容易便可得出消灭电线的方法了。但是为什么无所不能的电力工程师过了这么久都没能把电线消灭掉？他们这一百年来都去扛电线杆去了吗？不是的，通过磁电感应传输能量也有自身缺陷：传输效率太低又存在危险。电磁辐射只适合传送信息，并不适合传送能量。因为辐射无定向性可言，能量将会浪费在无用的空间中，而且还可能对空间造成很大的电磁污染。 其实早在19世纪末，传奇科学家特斯拉便构想过利用他发明的“特斯拉线圈”构造一个无线电力传输网。他希望通过“特拉斯线圈”进行电磁转换、发射和接收，最终在一个区域内，空中会出现如同闪电般的电流传输，蔚为壮观。特斯拉对“特斯拉线圈”寄予厚望，他甚至说服了当时的大富翁J.P.摩根，获得了15万美元的资助，在纽约建成一座高约57米、顶部有一个直径约为27米的半球形圆顶铁塔。特斯拉相信，这座铁塔可以成为他梦想中的“世界无线电网”或“电波城”的第一步。但是，建设费用不断上涨，超过了原先预算，而摩根和其他资助人对于继续帮助这个项目却犹豫不决，使得特斯拉的梦想夭折。1917年，这座代表着特斯拉梦想的铁塔变得锈迹斑斑，最终被拆除。 所以后来的科学家们觉得与其研究电磁感应这种虚无缥缈的东西，还不如拉两条电线来得省事，又或者去研究更耐用体积更小的电池更容易出成绩。最终，这方面的研究延迟了近一个世纪。 直到2007年，无线电力传输研究才出现“看得见”的进展。当年，美国麻省理工学院的科学家通过电磁感应，成功地“隔空”点亮了离电源两米多的一个60瓦灯泡。研究团队用两个直径60厘米的铜线圈做实验，一个线圈接在电源上，作为送电方，另一个作为受电方置于两米外，连接一个灯泡。科学家利用了“共振”原理，当送电方的电源接通后，两个线圈都以10兆赫兹的频率振动，从而产生强大的振动的电磁场，送电方发出的电振即可传到受电方。两个线圈虽未相连，仍可完成隔空供电，使灯泡发光。即使在电源与灯泡中间摆上木头、金属或其他电器，灯泡仍会发亮。 混乱的技术标准 上述装置被命名为“WiTricity”，后来，“WiTricity”成了一家公司的名字，再后来，这家公司因拥有“磁共振无线充电”技术被几个土豪小伙伴（例如高通、三星、博通）拉拢进一个名为“无线电力联盟”（A4WP）的组织。WiTricity的“磁共振无线充电”技术也理所当然地成为该联盟的核心技术。 但在A4WP出现之前，这个世界便存在着一个致力于无线充电的强大组织，它便是“无线充电联盟”（WPC）——全球首个推动无线充电技术的标准化组织（成立于2008年）。由于先行一步的优势，该联盟在无线充电领域一直处于领跑地位，其成员包括来自15个国家的137个合作伙伴，覆盖无线充电解决方案各生产环节，其中不乏飞利浦、HTC、诺基亚、三星、索尼爱立信、百思买、德州仪器等知名企业。几个始建成员可能被中国武侠电影荼毒颇深，为自己的无线充电技术标准起了一个生动形象的名字：“Qi”——源于气功里的“气（qi）”。WPC采用的Qi无线充电标准则是基于最基本的电磁感应原理——一百多年前奥斯特和法拉第的那一套。 目前，WPC的无线充电技术已经实现了颇具规模的商业应用，包括手机、电视机、剃须刀、电动车在内的多个领域都能看到采用Qi标准的无线充电设备的身影。Qi标准的代表性产品有诺基亚Lumia 920、诺基亚Lumia 820、谷歌Nexus 4等。使用这些手机的时候，不需要安装任何配件，直接将它放在任何一款支持Qi标准的充电器上就能开始充电，目前市面上已经有了劲量、PowerMate等品牌的大量不同款式的无线充电器可供选择。 近来无线充电重新被媒体热议，主要是因为A4WP联盟与另一个同样具备相当影响力的无线充电技术组织“电力事业联盟”（PMA）宣布将签署合作协议，合力促成两种无线充电标准的整合，加速市场上无线充电标准统合的脚步。PMA联盟由Duracell Powermat公司发起，该公司由宝洁与无线充电技术公司Powermat合资经营，拥有比较出色的综合实力。除此以外，Powermat还是A4WP标准的支持成员之一。已经有AT&T（美国最大电信运营商）、谷歌和星巴克三家公司加盟的PMA联盟经过多年经营在无线充电领域中已坐拥一席之地。如果你曾听说过在美国星巴克不仅能蹭网还能蹭电的传闻，那其中“蹭电”的优惠便来源于PMA提供的无线充电技术支持。和WPC一样，PMA的充电技术也是基于最“原始”的电磁感应原理，但技术标准不一样。 读到这个地方可能你脑子里已经一团乱麻，你也许会疑惑：难道我去买一台支持无线充电的手机还要跟服务员说我要PMA、A4WP或者Qi标准的？是的，目前来说的确是这样，而且充电器也必须是同一标准。而且，即使是同一厂商生产的手机，无线充电所用的技术标准也可能不一样。眼尖的你可能发现上文提及的三个联盟两次出现同一家手机制造商的名字——三星，三星旗下多款手机上应用Qi标准的无线充电技术，但同时，三星也是A4WP联盟的创建成员，而且，三星也表示支持PMA标准…… 谁将笑到最后？ 三星这般“朝三暮四”并非节操问题，而是因为在现有的技术条件和发展局面下，三种标准的充电技术很难分辨谁好谁差谁终将赢得更大的市场，为了紧跟潮流，和三个联盟都打好关系同样是其他很多电子巨头的做法。 本世纪初，很多技术公司先后打过无线充电器的主意，但由于没有标准，一直无法广泛应用。最先抱团长大的WPC在乱局中制订并推广了自己的Qi标准，在Qi标准下，无线充电座与终端产品（比如你的手机），分别内置了线圈，两者靠近就开始从充电座向产品供电。但充电效率是和线圈之间的位置密切相关——如果你想充电的手机没摆好，两个线圈之间电磁感应便不充分甚至消失，电就充不了，于是这些年厂商们都在位置问题上伤脑筋。而且这种标准只适合近场无线充电，两个线圈间的最远距离也只能是几厘米。所以采用Qi的无线充电设备都需要将手机等设备放在充电基座上指定的位置，对使用者的要求较高。也就是说，当你从充电基座上拿起手机，手机便会停止充电。这么一来，相信你便会怀念电线的好处了——虽然碍事，但好歹打电话时还能拿起来走两步啊！而且，这种无线充电器和很多年前黑白屏年代手机的座式充电器又有什么区别，这是历史倒退的节奏吗？
Qi标准的另一个不足之处是不能同时为多部终端产品充电。为改进这个缺点，有人提出在充电输出装置中放置多组小型线圈，以增加充电范围，但耗电量无疑也会随之增加，而且用户依然需要在充电时将手机等设备精确地放置在有感应磁场的区域，以保持和充电基座较强的连接。为了进一步解决耗电量增加的问题，WPC在Qi技术中加入了一种通讯协议。通过这个协议，充电中的设备会“告诉”充电基座需要的电量或是充电已完成，而充电基座可以根据充电设备的需要调节输出功率或者在充电完成后转入节能模式。 如果你想象的“无线”生活是你拿着一台手机或平板走在家里的每一个角落都能接上飘荡在空气中的电磁能进行充电，那么在可以预见的未来，Qi标准可能都实现不了这种场景。而同样的事情，A4WP却有可能做到。A4WP联盟里的WiTricity公司所拥有的“磁共振无线充电”技术便是实现这一场景的关键武器。虽然A4WP联盟还没有出现实质性的无线充电产品，但“磁共振无线充电”在业界已不陌生。早前日本科学家展示了一种新技术：一辆日产混合动力车，停在距离充电柱几米远的地方，借助电磁场导电，很快充上了电。而这正是通过“磁共振无线充电”技术实现的。 电磁波的“共振”与声音的“共振”原理相通的，形象点说，如果海豚音张靓颖走进宴会大厅，用非常高的声音歌唱，当大厅里某个杯子与她声音的频率相同时，它就有可能爆炸。但其他人、其他杯子却不会爆炸，因此在特定频率的两个物体间传递能量更加高效，且对周围的人并不会造成伤害。“磁共振无线充电”技术便是在送电、受电的两个线圈上安装谐振器，通过“共振”使低能量电磁波能传递到更远的地方，扩大无线充电的可用范围。同时，A4WP标准的充电技术还能实现对多个终端设备进行充电（本文题图照片便是A4WP标准无线充电技术的效果图）。越来越多的现象表明，A4WP标准比Qi标准更具发展前景，但相对Qi标准来说，它更加耗电。 最终决定谁能胜出的因素可能还是这两种技术的应用率，而在这方面，有着多家合作伙伴和一百多款上市设备的Qi遥遥领先。而且技术改革上WPC也没闲着，据闻，WPC曾多次与A4WP的成员进行接触，预备建立属于自己的磁共振充电解决方案。 另外，A4WP标准和Qi标准的无线充电技术同样面临一个突出的问题：装置占用空间过大。Lumia 920和iPhone 5于同一时期面市，软硬件能力平平的Lumia 920差点因为无线充电的噱头盖过不可一世的苹果，但是作为一款智能手机，Lumia 920的厚度竟然达到了10.7mm，比iPhone 5厚了整整3mm。造成这种局面，无线充电装置“功不可没”，而这大概也是苹果一直“忍痛割爱”的原因吧。 电子设备对电的需求越来越大，电池容量已经构成行业发展的瓶颈。同时，电动汽车、智能家电等行业也在飞速发展，电的供应形式正愈发引起关注，这必将推动无线充电技术加快发展步伐。而我们曾经做过的“无线”梦，应该不用再等上百年之久了。 |
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