摘　要：面向數字終端的智能無線充電技術是目前各行各業(yè)廣泛關注的一種新型電能傳輸技術。本文介紹了目前無線充電技術的研究現(xiàn)狀，主要針對三種主流技術：電磁感應技術、電磁共振技術、射頻識別技術無線充電方案的原理及優(yōu)缺點進行了闡述和比較，最后結合最新數據，展望智能無線充電在電動汽車、醫(yī)療設備、智能穿戴、智能家居市場的發(fā)展前景。
關鍵詞：無線充電　電磁感應　電磁共振　射頻識別
     
隨著科技的發(fā)展，電子產品迅速普及，面對身邊手機、數碼相機、藍牙耳機、Pad等數字終端的不同種類的充電器和充電線，看起來雜亂無章，用起來也非常不便。人們對充電技術的需求，逐步向智能便捷、簡單通用、節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展。從而應運而生的面向數字終端的無線充電技術，無需人工線纜的連接即可自動對電子設備智能充電。一方面能讓產品消費者擺脫各種充電線纜的困擾；另一方面,也能解決數字終端充電器的通用性問題^[1]。如同WIFI一樣，消費者既可以在家里、地鐵、機場等公用場所進行便捷無線充電，避免了型號不匹配無法充電的現(xiàn)象。
 
1　無線充電技術研究現(xiàn)狀
目前的無線充電技術還不算成熟，標準也尚未統(tǒng)一，還達不到上述的理想狀態(tài)。業(yè)內主要有三大充電標準，分別是WPC公司的QI標準、PMA公司的Power2.0標準和A4WP公司的Rezence標準^[2]。目前，研發(fā)的無線充電技術種類很多，但主流技術有三種：電磁感應、電磁共振、以及射頻識別式方案。其中，WPC和PMA暫時是基于電磁感應技術，A4WP是基于電磁共振技術，射頻識別無線充電方案雖然目前沒有成型的產品問世，但其卻有著比前兩種技術方案更廣泛的應用前景。整個全球無線充電市場未來將高速發(fā)展，根據全球著名研究機構ISH的13份報告分析，在未來的4年里，整理無線充電硬件市場產值將翻10倍。例如，2014年5月推出的LG G3，5天內銷售了10萬部，這么驚人的銷售數據，在于它的無線充電保護殼，帶有圓孔顯示的Quick Circle。
 
2　無線充電技術原理
無線充電式充電器和數字終端各含一個線圈，發(fā)射端把電能通過發(fā)射線圈轉換為磁場，發(fā)射線圈的磁場穿過接收端的線圈，在接受線圈中將產生電場，最后通過接收端輸出電能給數字終端設備充電，具體原理如下^[3]。
2.1　三種無線充電技術原理
2.1.1　電磁感應技術
基本原理如圖1所示，由發(fā)射線圈和接受線圈組成，Cp、Cs分別為發(fā)射端和接收端補償電容，Lp、Ls為兩端電感，M為兩線圈的耦合系數，發(fā)射線圈的固有諧振頻率為fp= ；接收線圈的固有諧振頻率為fs=，根據諧振原理及磁耦合原理，當兩線圈靠近，耦合系數高，充電效率也會提高^[4]。


圖1 LC電磁感應技術示意圖
信息傳送是通過信號的調制解調進行實現(xiàn)的。首先將模擬信號通過A/D轉換，然后編碼、調制、發(fā)送、解調、轉換等過程進行通信。
2.1.2　電磁共振技術
電磁共振技術也是LC諧振原理和磁場耦合原理，只是發(fā)射端和接收端的功率信號要求會很高，要求都工作在諧振點，且頻率相同（即共振），電磁共振的能量傳輸距離稍遠一點，但能量的傳輸頻率會高很多^[5]。
2.1.3　無線射頻識別技術
該技術除上述模塊之外，系統(tǒng)需要有驅動模塊、RFID讀寫模塊、MCU模塊等，對每個無線充電設備嵌入RFID電子標簽，讀寫器通過射頻信號同電子標簽進行通信，保證被充電設備與充電系統(tǒng)的完全分離，實現(xiàn)能量的高效率無線傳輸，達到了真正的智能無線充電技術的標準。
2.2　三種無線充電技術比較                            表1 三種技術優(yōu)缺點的比較

	電磁感應	電磁共振	射頻識別
優(yōu)點	1、  適合短距離接觸充電； 2、  轉換效率高（65%-75%） 3、  成本低	1、  適合遠距離充電； 2、  充電位置相對自由； 3、  可有幾個充電對象。	1、遠距離充電可靠性高； 2、充電允許空間大； 3、可有幾十個充電對象。
缺點	1、  充電距離短； 2、  充電位置受限； 3、  金屬導體會感應發(fā)熱	1、  安全遭受質疑； 2、  成本相對較高； 3、  效率低（50%-60%）。	1、安全與健康遭質疑 2、成本高

 

3　智能無線充電發(fā)展前景

如何讓無線充電技術朝著距離化、高效化、便捷化發(fā)展是今后需要重點研究的方向。如今成型的無線充電產品幾乎大多數都是為智能手機等小型電子產品服務，并且均采用電磁感應技術。從目前的產品出現(xiàn)的弊端，可以推斷電磁共振和射頻識別技術有著廣闊的發(fā)展空間。就目前市場的最新數據，可以得出智能無線充電技術正飛速進入以下幾個市場。
電動汽車市場：汽車不同于手機，電動汽車隊無線充電的功率需求更大，目前很多廠家在研究大功率的無線充電，特別是汽車及家電廠商，將來一旦可以產品化，將是無線充電行業(yè)一次質的飛越。
醫(yī)療裝備市場：智能無線充電技術的運用可以使急救裝備始終處于供電充足的狀態(tài)．提高了急救裝備在惡劣環(huán)境下的電氣安全，為急、危、重患者和突發(fā)事件傷員的救護提供了有力的保障。
智能穿戴市場：無線充電技術已經潛移默化的加入了智能穿戴行業(yè)中，正如盡管目前蘋果的iWatch還沒有出來，但這兩款產品一定會帶無線充電功能，這也是智能穿戴產品的一個趨勢。
智能家居市場：智能家居是物聯(lián)網的產物，但最終都是朝著無線化發(fā)展，無線充電是期中必備的技術之一。智能家居和無線充電兩大領域一旦完美結合，勢必進一步改變人類的生活。
 
4　總結
隨著人們生活水平的提高，數字終端飛速發(fā)展，在未來的各種場合，智能無線充電技術勢必要扮演著重要的角色，為人類服務。就目前市場研究情況看出，無線充電技術發(fā)展尚未成熟，技術標準沒有統(tǒng)一性，成型產品在距離、效率、發(fā)熱等方面存在了弊端，是今后需要研究的重點。
 
參考文獻：
[1]譚建軍,吳興權. 智能微型充電器的開發(fā)與應用[J].湖北民族學院學報:自然科學版,2002(4).
[2]張益銘. 無線充電技術標準淺析[J].數字技術與應用, 2013(4).
[3]丁煒. 脈沖強磁場測量系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].武漢:華中科技大學,2006.
[4]翟淵,孫躍,戴欣,等. 磁共振模式無線電能傳輸系統(tǒng)建模與分析[J].中國電機工程學報, 2012(12).
[5]張小壯. 磁耦合諧振式無線能量傳輸距離特性及其實驗裝置研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學, 2009.