摘　要：面向數(shù)字終端的智能無線充電技術(shù)是目前各行各業(yè)廣泛關(guān)注的一種新型電能傳輸技術(shù)。本文介紹了目前無線充電技術(shù)的研究現(xiàn)狀，主要針對三種主流技術(shù)：電磁感應(yīng)技術(shù)、電磁共振技術(shù)、射頻識別技術(shù)無線充電方案的原理及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述和比較，最后結(jié)合最新數(shù)據(jù)，展望智能無線充電在電動汽車、醫(yī)療設(shè)備、智能穿戴、智能家居市場的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞：無線充電　電磁感應(yīng)　電磁共振　射頻識別
     
隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品迅速普及，面對身邊手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)、Pad等數(shù)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(shù)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(yīng)運(yùn)而生的面向數(shù)字終端的無線充電技術(shù)，無需人工線纜的連接即可自動對電子設(shè)備智能充電。一方面能讓產(chǎn)品消費(fèi)者擺脫各種充電線纜的困擾；另一方面,也能解決數(shù)字終端充電器的通用性問題^[1]。如同WIFI一樣，消費(fèi)者既可以在家里、地鐵、機(jī)場等公用場所進(jìn)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(shù)研究現(xiàn)狀
目前的無線充電技術(shù)還不算成熟，標(biāo)準(zhǔn)也尚未統(tǒng)一，還達(dá)不到上述的理想狀態(tài)。業(yè)內(nèi)主要有三大充電標(biāo)準(zhǔn)，分別是WPC公司的QI標(biāo)準(zhǔn)、PMA公司的Power2.0標(biāo)準(zhǔn)和A4WP公司的Rezence標(biāo)準(zhǔn)^[2]。目前，研發(fā)的無線充電技術(shù)種類很多，但主流技術(shù)有三種：電磁感應(yīng)、電磁共振、以及射頻識別式方案。其中，WPC和PMA暫時(shí)是基于電磁感應(yīng)技術(shù)，A4WP是基于電磁共振技術(shù)，射頻識別無線充電方案雖然目前沒有成型的產(chǎn)品問世，但其卻有著比前兩種技術(shù)方案更廣泛的應(yīng)用前景。整個(gè)全球無線充電市場未來將高速發(fā)展，根據(jù)全球著名研究機(jī)構(gòu)ISH的13份報(bào)告分析，在未來的4年里，整理無線充電硬件市場產(chǎn)值將翻10倍。例如，2014年5月推出的LG G3，5天內(nèi)銷售了10萬部，這么驚人的銷售數(shù)據(jù)，在于它的無線充電保護(hù)殼，帶有圓孔顯示的Quick Circle。
 
2　無線充電技術(shù)原理
無線充電式充電器和數(shù)字終端各含一個(gè)線圈，發(fā)射端把電能通過發(fā)射線圈轉(zhuǎn)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(chǎn)生電場，最后通過接收端輸出電能給數(shù)字終端設(shè)備充電，具體原理如下^[3]。
2.1　三種無線充電技術(shù)原理
2.1.1　電磁感應(yīng)技術(shù)
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(bǔ)償電容，Lp、Ls為兩端電感，M為兩線圈的耦合系數(shù)，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(jù)諧振原理及磁耦合原理，當(dāng)兩線圈靠近，耦合系數(shù)高，充電效率也會提高^[4]。


圖1 LC電磁感應(yīng)技術(shù)示意圖
信息傳送是通過信號的調(diào)制解調(diào)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)的。首先將模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換，然后編碼、調(diào)制、發(fā)送、解調(diào)、轉(zhuǎn)換等過程進(jìn)行通信。
2.1.2　電磁共振技術(shù)
電磁共振技術(shù)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(diǎn)，且頻率相同（即共振），電磁共振的能量傳輸距離稍遠(yuǎn)一點(diǎn)，但能量的傳輸頻率會高很多^[5]。
2.1.3　無線射頻識別技術(shù)
該技術(shù)除上述模塊之外，系統(tǒng)需要有驅(qū)動模塊、RFID讀寫模塊、MCU模塊等，對每個(gè)無線充電設(shè)備嵌入RFID電子標(biāo)簽，讀寫器通過射頻信號同電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，保證被充電設(shè)備與充電系統(tǒng)的完全分離，實(shí)現(xiàn)能量的高效率無線傳輸，達(dá)到了真正的智能無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)。
2.2　三種無線充電技術(shù)比較                            表1 三種技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的比較

	電磁感應(yīng)	電磁共振	射頻識別
優(yōu)點(diǎn)	1、  適合短距離接觸充電； 2、  轉(zhuǎn)換效率高（65%-75%） 3、  成本低	1、  適合遠(yuǎn)距離充電； 2、  充電位置相對自由； 3、  可有幾個(gè)充電對象。	1、遠(yuǎn)距離充電可靠性高； 2、充電允許空間大； 3、可有幾十個(gè)充電對象。
缺點(diǎn)	1、  充電距離短； 2、  充電位置受限； 3、  金屬導(dǎo)體會感應(yīng)發(fā)熱	1、  安全遭受質(zhì)疑； 2、  成本相對較高； 3、  效率低（50%-60%）。	1、安全與健康遭質(zhì)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(shù)朝著距離化、高效化、便捷化發(fā)展是今后需要重點(diǎn)研究的方向。如今成型的無線充電產(chǎn)品幾乎大多數(shù)都是為智能手機(jī)等小型電子產(chǎn)品服務(wù)，并且均采用電磁感應(yīng)技術(shù)。從目前的產(chǎn)品出現(xiàn)的弊端，可以推斷電磁共振和射頻識別技術(shù)有著廣闊的發(fā)展空間。就目前市場的最新數(shù)據(jù)，可以得出智能無線充電技術(shù)正飛速進(jìn)入以下幾個(gè)市場。
電動汽車市場：汽車不同于手機(jī)，電動汽車隊(duì)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(chǎn)品化，將是無線充電行業(yè)一次質(zhì)的飛越。
醫(yī)療裝備市場：智能無線充電技術(shù)的運(yùn)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(hù)提供了有力的保障。
智能穿戴市場：無線充電技術(shù)已經(jīng)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(chǎn)品一定會帶無線充電功能，這也是智能穿戴產(chǎn)品的一個(gè)趨勢。
智能家居市場：智能家居是物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)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(shù)之一。智能家居和無線充電兩大領(lǐng)域一旦完美結(jié)合，勢必進(jìn)一步改變?nèi)祟惖纳睢?br />  
4　總結(jié)
隨著人們生活水平的提高，數(shù)字終端飛速發(fā)展，在未來的各種場合，智能無線充電技術(shù)勢必要扮演著重要的角色，為人類服務(wù)。就目前市場研究情況看出，無線充電技術(shù)發(fā)展尚未成熟，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)沒有統(tǒng)一性，成型產(chǎn)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(diǎn)。
 
參考文獻(xiàn)：
[1]譚建軍,吳興權(quán). 智能微型充電器的開發(fā)與應(yīng)用[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2002(4).
[2]張益銘. 無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)淺析[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用, 2013(4).
[3]丁煒. 脈沖強(qiáng)磁場測量系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].武漢:華中科技大學(xué),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(jī)工程學(xué)報(bào), 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(shí)驗(yàn)裝置研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2009.