基于充電像連WiFi的超聲波無線充電技術(shù)研究

夏鋮

摘 要：未來的前景：每個(gè)人的手機(jī)上，只需要有個(gè)充電的APP，就可以實(shí)現(xiàn)充電像連WiFi超聲波無線充電，網(wǎng)上付費(fèi)。隨時(shí)隨地，不受環(huán)境限制。本文主要根據(jù)充電像連WiFi的超聲波無線充電技術(shù)的研究進(jìn)行歸納出手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電技術(shù)原理與手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：無線像連WiFi;超聲波;無線充電;技術(shù)

引言

2017年年初三星Galaxy S8發(fā)布，其亮點(diǎn)功能之一便是充電像連WiFi超聲波無線充電。三星Galaxy S8搭配了折疊式充電像連WiFi超聲波無線充電器，利用充電像連WiFi超聲波無線充電，三星Galaxy S8的電量能被很快充滿。但一個(gè)尷尬的事實(shí)是，充電像連WiFi超聲波無線充電仍然只是少數(shù)廠商的堅(jiān)持。不過在三星堅(jiān)持的同時(shí)，蘋果也暴露了布局充電像連WiFi超聲波無線充電的野心，兩大巨頭的不謀而合，很可能在這個(gè)尚未被重視的領(lǐng)域再次開戰(zhàn)。

就目前手機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀來說，充電像連WiFi超聲波無線充電尚未大面積流行，沒火的原因并不是因?yàn)槌潆娤襁BWiFi超聲波無線充電沒有搭載的必要，而是現(xiàn)階段該技術(shù)還存在諸多短板。三星的充電像連WiFi超聲波無線充電方案已經(jīng)達(dá)到了手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電領(lǐng)域最為前端的水準(zhǔn)，但仍需要在技術(shù)方面得到質(zhì)的飛躍。

1手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電技術(shù)原理

充電像連WiFi超聲波無線充電的原理就是利用電磁波感應(yīng)，其過程類似于變壓器通電，在發(fā)送和接收端各有一個(gè)線圈，發(fā)送端線圈連接有線電源產(chǎn)生電磁信號，接收端線圈感應(yīng)發(fā)送端的電磁信號從而產(chǎn)生電流給電池充電。充電像連WiFi超聲波無線充電技術(shù)的原理研究可以追溯到19世紀(jì)30年代，科學(xué)家邁克爾·法拉第首先發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)原理，即周圍磁場的變化將使電線中產(chǎn)生電流。到了 19世紀(jì) 90年代，愛迪生光譜輻射能研究項(xiàng)目的一名助手，偉大的科學(xué)家 尼古拉·特斯拉證實(shí)了無線傳輸電波的可能性[1]。

現(xiàn)階段充電像連WiFi超聲波無線充電存在四種不同的商用技術(shù)：電磁感應(yīng)技術(shù)、無線電波技術(shù)、電磁共振技術(shù)、電場耦合技術(shù)，主要用在手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電的技術(shù)是電磁感應(yīng)技術(shù)和電磁共振技術(shù)。當(dāng)然無線供電在以后的家電，以及發(fā)展勢頭正猛的電動汽車上也有比較廣闊的前景。一旦充電像連WiFi超聲波無線充電突破技術(shù)壁壘，在保證轉(zhuǎn)化率、安全性、易用性的同時(shí)，高效快速的充電就會像科幻小說《三體》里描述的那樣，給人類帶來生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)展。在這里，我們單說一下關(guān)乎手機(jī)充電的電磁感應(yīng)、電磁共振。

1.1電磁感應(yīng)式充電

初級線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應(yīng)在次級線圈中產(chǎn)生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。目前最為常見的手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電解決方案就采用了電磁感應(yīng)，手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電使用的充電座和終端分別內(nèi)置了線圈，二者靠近便開始從充電座向終端供電。為提高供電效率，需要使線圈之間的位置對齊，不產(chǎn)生偏移。

現(xiàn)階段電磁感應(yīng)充電像連WiFi超聲波無線充電相對于磁場共振充電能夠擁有更高的轉(zhuǎn)化率，充電轉(zhuǎn)化率可達(dá)80%左右，目前該技術(shù)被廣泛的運(yùn)用到了手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電領(lǐng)域。但這種方式的充電像連WiFi超聲波無線充電技術(shù)也存在比較明顯的弊端——傳輸距離短、位置要求嚴(yán)格。現(xiàn)階段上市的充電像連WiFi超聲波無線充電手機(jī)，都需要手機(jī)與充電板接觸才能進(jìn)行充電像連WiFi超聲波無線充電，而且對放置位置有著極為苛刻的要求。

1.2磁場共振充電

該系統(tǒng)由能量發(fā)送裝置和能量接收裝置組成，當(dāng)兩個(gè)裝置調(diào)整到相同頻率，或者說在一個(gè)特定的頻率上共振，它們就可以交換彼此的能量。例如將兩個(gè)銅線圈作為共振器，發(fā)射端以10MHz頻率振動，周圍會發(fā)散出電磁場，而接受端需要同樣以10MHz頻率振動，才能接收到這個(gè)傳遞過來的能量。

2手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)

2.1Qi充電像連WiFi超聲波無線充電標(biāo)準(zhǔn)

采用電磁感應(yīng)技術(shù)，所以這種充電像連WiFi超聲波無線充電標(biāo)準(zhǔn)最大的問題就是剛才提到的那些，其技術(shù)實(shí)現(xiàn)需要用戶將終端對準(zhǔn)充電像連WiFi超聲波無線充電的基座，發(fā)射端與接收端精確對準(zhǔn)才能進(jìn)行充電，而且傳輸距離限制較為嚴(yán)苛。

PMA充電像連WiFi超聲波無線充電標(biāo)準(zhǔn)是由Duracell Powermat公司發(fā)起的，而該公司則是由寶潔與充電像連WiFi超聲波無線充電技術(shù)公司Powermat合資經(jīng)營，擁有比較出色的綜合實(shí)力。推動PMA普及的是拉動戰(zhàn)略，即通過企業(yè)支持制造消費(fèi)者需求，星巴克在連鎖店支持這種充電技術(shù)就是一個(gè)范例。

2.2PMA充電像連WiFi超聲波無線充電標(biāo)準(zhǔn)

同樣也采用了電磁感應(yīng)技術(shù)，與Qi標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)方面的區(qū)別在于Qi使用的電磁波頻率是100-205kHz，而PMA則使用頻率為277-357kHz的電磁波。所以兼容PMA和Qi兩種充電像連WiFi超聲波無線充電協(xié)議在原理上并不存在沖突。

2.3A4WP充電像連WiFi超聲波無線充電標(biāo)準(zhǔn)

由美國高通公司、韓國三星公司以及Powermat公司共同創(chuàng)建的充電像連WiFi超聲波無線充電聯(lián)盟創(chuàng)建。目標(biāo)是為包括便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車等在內(nèi)的電子產(chǎn)品充電像連WiFi超聲波無線充電設(shè)備設(shè)立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)對話機(jī)制。A4WP充電像連WiFi超聲波無線充電標(biāo)準(zhǔn)采用磁場共振充原理，所以采用此標(biāo)準(zhǔn)的充電像連WiFi超聲波無線充電裝置可以擁有較為寬松的距離限制，并且可以實(shí)現(xiàn)一對多充電。

2.4AirFuel Alliance則是PMA與A4WP融合后的產(chǎn)物

美國媒體稱，A4WP和PMA兩大陣營宣布，將相互兼容對方的充電像連WiFi超聲波無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并且基于兩大標(biāo)準(zhǔn)的充電像連WiFi超聲波無線充電設(shè)備，均可兼容對方標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)。

WPC也并沒有止步不前，WPC與PowerbyProxi、德州儀器簽訂了協(xié)議，預(yù)備建立屬于自己的磁共振充電解決方案，同時(shí)也吸引了包括Verizon Wireless、高通這樣的企業(yè)加入。對于普通消費(fèi)者的我們來說，充電像連WiFi超聲波無線充電的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)然是越統(tǒng)一越好，這樣市面上的充電像連WiFi超聲波無線充電設(shè)備才能大規(guī)模的相互通用，帶來的便利也更加顯而易見[3]。

結(jié)語

近幾年快速充電技術(shù)發(fā)展的推動力之一。顯然，隨著技術(shù)壁壘不斷突破，手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電功能將是手機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的絕佳爆點(diǎn)之一。同時(shí)，由于現(xiàn)階段存在諸如傳輸距離短、相對位置要求嚴(yán)苛的短板，手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電仍有較為廣闊的發(fā)展前景?？梢?，一旦充電像連WiFi超聲波無線充電技術(shù)得以完備，手機(jī)充電像連WiFi超聲波無線充電功能就會大面積普及。

參考文獻(xiàn)：

[1]試論無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中分布式定位算法的研究與實(shí)現(xiàn)[J].楊慧.科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2017（13）.

[2]基于蜂窩結(jié)構(gòu)的混合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化算法[J].張清國，李世順，趙甫哲，崔建群.小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng). 2016（12）.

[3]無線充電與超聲波原理分析[J]. 蔣文賢，繆海星，王田，賴永炫，王國軍，賈維嘉.小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng).2017（03）.