最强联盟—— 无线充电浅析

只看该作者 · 2013-10-19 13:07

本帖最后由 cxljh032302 于 2013-10-20 18:51 编辑

从2007年发布至今，无线充电技术还不算成熟，不仅技术发展缓慢，标准也尚未统一。目前有不同的团体正在推行不同的标准，其中有电源事务联盟PMA、无线充电联盟WPC以及无线电源联盟A4WP。就如同《复仇者联盟》中的美国队长，绿巨人和钢铁侠一般，三大联盟所采用的标准，技术，擅长的领域各不相同，也各有其优点与缺陷。在下面，会进行详细的对比

只看该作者 · 2013-10-20 18:42

无线充电技术工作原理

无线充电技术（Wireless charging technology；Wireless charge technology ），源于无线电力输送技术，利用磁共振在充电器与设备之间的空气中传输电能，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振，实现电能高效传输的技术。

麻省理工学院的研究团队在2007年6月7日美国《科学》杂志的网站上发表了他们称为“无线电力”的研究成果。研究小组把共振运用到电磁波的传输上而成功“抓住”了电磁波。他们利用铜制线圈作为电磁共振器，一团线圈附在传送电力方，另一团在接受电力方。当传送方送出某特定频率的电磁波后，经过电磁场扩散到接受方，电力就实现了无线传导。经过多次试验，已经能成功为一个两米外的60瓦灯泡供电。

工作原理: 电磁感应、无线电波及核磁共振

无论不同的无线充电技术的差别有多大，它们背后的原理就是我们熟知的电磁感应现象，具体来说就是利用变化的电场产生变化的磁场，再利用变化的磁场产生电场，从而产生电流为设备充电。当电流通过线圈之后，便会产生出磁场；而产生的磁场又会形成电压，有了电压之后便会产生电流，有了电流便可以充电。无线充电便是这样摆脱电线的束缚的。

我们都知道一根通电导线周围产生的磁场的方向垂直于电流方向，而且通常情况下是非常微弱的，但是如果将导线绕成圆形或者是螺形的话，相同方向的磁场便会叠加，从而形成较强的磁场。其实无线充电的原理就类似于我们生活中常见的变压器，都是利用一个线圈中的电流在另一个线圈中产生电流。但区别于变压器通过铁芯传导磁场的方式，无线充电设备中的感应线圈经过了一些特殊的调整，是以空气为介质传导磁场的，从而产生感应电流。同时，和声音的共振一样，两个线圈感应也需要设置一个共振频率，使接收线圈和输出线圈的频率一致，从而在输出线圈电流很小的情况下，也能在接收线圈中产生足够强的感应电流。

举个例子，大家一定都听说过一队士兵在桥上齐步走最终把大桥振塌的故事吧，这是因为士兵踏步的频率与大桥的固有频率一致，从而能量更够在最大程度上传给大桥，最终导致大桥的坍塌。而对于无线充电技术来说，输出线圈就相当于士兵，是能量的输出方；而接收线圈则相当于桥，是能量的接收方，如果想让能量传输效率最大化，就必须让两个线圈的频率一致。

目前最为常见的无线充电解决方案主要是：电磁感应，通过初级和次级线圈感应产生电流，从而将能量从传输段转移到接收端，该解决方案提供商包括英国Splashpower、美国WildCharge和Fulton Innovation等公司。

无线电波是另一个发展较为成熟的技术，其基本原理类似于早期使用的矿石收音机。有公司研发的微型高效接收电路，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。只需一个安装在墙身插头的发送器，以及可以安装在任何低电压产品的“蚊型”接收器，就可将无线电波转化成直流电在约1米范围内为不同电子装置的电池充电。另一种尚在研究中的技术是电磁共振，还有一种是激光束传输，但难点在于激光束需要固定通道。

另外，还利用了物理学的“共振”原理——两个振动频率相同的物体能高效传输能量。

1.输电线中的电能传入用铜制造的天线中。

2.天线以10兆赫的波长振动，产生电磁波。

3.天线发出的能量传播到2米(6.5英尺)外。

4.同样以10兆赫的频率震动的膝上型电脑接收到电流，能量充入设备中。

5.没有转换成膝上型电脑的能量不会被天线重新吸收。不能产生10兆赫共振的人和其他物体不会对它产生干扰。

主要特点

1、从理论来说，无线充电技术对人体安全无害处，无线充电使用的共振原理是磁场共振，只在以同一频率共振的线圈之间传输，而其他装置无法接受波段，另外，无线充电技术使用的磁场本身就是对人体无害的。

但无线充电技术毕竟是新型的充电技术，很多人都会担忧无线充电技术会像当初Wi-Fi和手机天线杆刚出现一样，其实技术本身是无害的。

2、富士通的无线充电技术利用磁共振在充电器与设备之间的电场和磁场中传输电荷，线圈和电容器则在充电器与设备之间形成共振。

3、富士通表示这一系统可以在未来得到广泛应用，例如针对电动汽车的充电区以及针对电脑芯片的电量传输。采用这项技术研制的充电系统所需要的充电时间只有当前的一百五十分之一

4、转化率一直是很多人担心的问题，麻省理工学院通过研究表明，无线充电技术的损耗比起有线充电技术来说更高。迈源无线充电转化率比起有线要高几个百分点。高转化，也是无线充电器得以在全球进行应用的关键因素。但无线充电技术也受到距离的限制，未来发展，必然需要解决远距离传送对于波段和磁场范围的精准定位问题。

5、核心芯片是无线充电技术在产品应用的难点之一。精准辐射范围控制，磁场频率大小，其它控制等都是由芯片实现。

无线充电不需要实际的导体线就能进行电力的传输，目前的主要技术有两种，一是通过磁共振原理（magnetic resonance）来传输能量，A4WP即采用该技术。另一是通过磁感应（magnetic induction）来分享电力，WPC（Wireless Power Consortium）与Power Matters Alliance（PMA）皆是基于此技术。

只看该作者 · 2013-10-20 18:44

PMA标准——无线充电技术领导地位

Power Matters Alliance标准是三大标准中最少为人所了解的，但是由于其广泛的定位，比较出色的综合实力，所以它在无线充电技术领域占据着领导地位。就如同《复仇者联盟》中的美国队长，拥有绝对的领袖气质与领导地位。

PMA标准是由Duracell Powermat公司发起的，而该公司则是由宝洁与无线充电技术公司Powermat合资经营。除此以外，Powermat还是Alliance for Wireless Power（A4WP）标准的支持成员之一。AT&T、Google和星巴克三家公司最早**PMA。

PMA联盟致力于为符合IEEE协会标准的手机和电子设备，打造无线供电标准。领先零售商现出售各类符合 PMA 标准的产品，其中“无线充电桩”已安装在主要机场、体育馆、餐厅，健身房和美发厅中。

Duracell Powermat公司推出过一款WiCC充电卡采用的就是Power Matters Alliance标准。WiCC比SD卡大一圈，内部嵌入了用于电磁感应式非接触充电的线圈和电极等组件，卡片的厚度较薄，插入现有智能手机电池旁边即可利用，利用该卡片可使很多便携终端轻松支持非接触充电。

2013年4月， PMA 标准又迎来了四个重要成员，分别是 HTC、华为、Samsung、LG。可惜的是我们并没有看到 Apple 在成员名单中，不过芯片制造商 Broadcom 和 Texas Instruments 有加持，所以可以预见在明年会有更多的支持 PMA 无线充电标准的设备上市。

新的设备可能会选择直接内置 PMA 充电功能，也有可能采用附加配件的方式实现，比如上图中我们所看到的 Wireless Charging Card （WiCC）无线充电卡（用的也是 PMA 标准，卡片很薄，插入现有手机电池旁边即可使用）。

8月20日，据彭博社报道，Powermat CEO兰•波利亚基内（Ran Poliakine）表示，公司的投资方之一通用汽车将在2014年生产的部分车型中采用车载无线充电技术，支持智能手机的无线充电。

杜邦建筑创新部门加入了PMA，并将与PMA 的其他成员合作将智能手机和平板电脑无线充电技术融入杜邦可丽耐材料做的面板中去。可丽耐实体材料广泛应用在家具、厨房、浴室、墙面等多种面板中，这意味着未来加入无线充电方案的台面都可以对电子设备进行无线充电。

只看该作者 · 2013-10-20 18:46

WPC：最主流的QI标准

可以说WPC是三个联盟中成员最多的截至目前，联盟成员数量已增加到74家，包括飞利浦、HTC、诺基亚、三星、索尼爱立信、百思买等知名企业都已是联盟的成员。

Qi是全球首个推动无线充电技术的标准化组织——无线充电联盟（Wireless Power Consortium，简称WPC）推出的“无线充电”标准，具备便捷性和通用性两大特征。

首先，不同品牌的产品，只要有一个Qi的标识，都可以用Qi无线充电器充电。其次，它攻克了无线充电“通用性”的技术瓶颈，在不久的将来，手机、相机、电脑等产品都可以用Qi无线充电器充电，为无线充电的大规模应用提供可能。

目前，市场比较主流的无线充电技术主要通过三种方式，即电磁感应、无线电波、以及共振作用，而Qi采用了目前最为主流的电磁感应技术。在技术应用方面，中国公司已经站在了无线充电行业的最前沿。据悉，目前Qi在中国的应用产品主要是手机，这是第一个阶段，以后将发展运用到不同类别或更高功率的数码产品中。

Qi标准的典型代表性产品有：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。

Qi是通过在手机中加装电磁感应装置来实现无线充电的，当然，一个可接公共电源的无线充电站也必不可少。

同时，符合Qi标准的手机还需加装控制芯片。对比目前业内已经出现的无线充电技术，Qi的充电效率更高，在测试中，Qi的充电效率与有线充电方式非常接近，达到了70%以上。而Qi的充电站的待机耗电量则已经降低到微瓦水平。

Qi无线充电技术目前已得到较广泛的应用，诺基亚Lumia 920、三星Galaxy S4和谷歌Nexus 4都支持该项技术。相比于A4WP，Qi采用了较小的感应线圈，从而能够很容易地在较高频率下传输能量。不过其缺点也很明显，那就是充电的距离比较短，最大仅有几个厘米。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，通常还有设有磁性固定装置。而Qi另一个比较大的劣势就是不支持多个设备同时充电。

为了改进这些缺点，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。

除此以外，Qi另一个令人诟病的问题是在充电时可能会加热手机等设备内部的导电材料，从而引起发热。

总体来说，Qi是一项比较保守的无线充电技术，虽然能量传输效率较高，但是在实际使用中不够灵活，对用户的要求比较高。

只看该作者 · 2013-10-20 18:48

电磁谐振无线充电——A4WP标准

A4WP是Alliance for Wireless Power标准的简称，由美国高通公司、韩国三星公司以及前面提到的Powermat公司共同创建的，无线充电联盟创建还吸引了博通、NXP、IDT、SanDisk、韩国 SK 电讯等。该联盟还包括Ever Win Industries、Gill Industries、Peiker Acustic和SK Telecom等成员，目标是为包括便携式电子产品和电动汽车等在内的电子产品无线充电设备设立技术标准和行业对话机制。

该无线充电联盟将重点引入“电磁谐振无线充电”技术，与Qi的“电磁感应技术”有所区别，这两种技术各有千秋。前者传输效率可能较低，但可以实现稍远距离的无线充电。后者需要近距离接触，例如将手机放在一个底座上，不用接线就可以通过感应充电，但这样充电效率较高。

A4WP所使用的近距磁共振技术宣称可同时充电多个设备，而且在设备的位置与角度上较具弹性，其充电能力与时间也较符合消费者期待，出于实用价值考虑，用户只需购买一块充电板就可以为多个设备甚至不同类型的设备充电。

不过，A4WP 的缺点也很明显——充电效率较低。遗憾的是，目前市场上还没有基于 A4WP 标准的商用产品。然而，鉴于英特尔的加入，这一联盟可能会加速商业化的进程，无线充电的竞争开始呈现出三足鼎立的态势。

在提高能量传输效率的问题上，A4WP的解决方案与Qi完全不同。相比于Qi，A4WP采用了更大的输出线圈，能同时为多台设备充电。同时由于设定了精确的共振频率，即使微弱的感应磁场也能为设备充电，这意味着A4WP的充电范围将会比Qi大得多。不过A4WP采用的磁共振无线充电技术的原理和Qi一样，本质上都是电磁感应，只是在利用电磁感应的方式上有所不同而已。

虽然原理一样，但是A4WP的使用效果与Qi完全不同。A4WP的充电范围更大，理论上来说隔着物体也可以充电，同时也不需要准确地将设备摆放在充电基座上。此前，新西兰一家名为Power by Proxi的公司曾推出过一种无线充电盒，把电池、手机、相机等放入盒子中即可自动充电。虽然这个无线充电盒没有采用A4WP标准，但是其原理是一样的。

和Qi一样，A4WP也可以根据充电设备的数量和缺电状况自动调整能量分配方案，以达到节能的目的。

从其特点来看，A4WP要比Qi方便不少，用户不再需要像使用Qi无线充电设备时那样将手机小心翼翼地摆放好，而且由于A4WP的充电范围较大，将会支持一些形状复杂的设备，比如相机。

而A4WP的缺点可能就在于给多个设备充电时其功率不能满足要求。比如说当一个10W的A4WP无线充电器给三个5W的充电设备充电时，每台设备的充电功率就会不足，充电时间也就会变长。所以对A4WP来说，真正的问题是其充电速度和效率。

A4WP标准组成联盟希望让无线充电迅速普及，让用户在任何地方都可进行无线充电。或者说，A4WP想要让无线充电便宜一些，并且在不增加手机、平板或者笔记本电脑体积的情况下增加充电接口，这意味着将有越来越多的制造商默认选择无线充电器。

业界人士认为，高通、三星、Powermat等公司创立的无线充电联盟扩大了针对的产品范围，包括了电动汽车等更广泛的电子产品领域。

由于联盟组成时间较晚，目前采用该标准的产品并不多见。之前三星曾表示，Galaxy S III智能手机配件中包含一款无线充电器，不过上市时间尚未确定，猜测该款无线充电器将会符合A4WP标准。不过由于A4WP与Qi的技术原理不同，Galaxy S III与Lumia 920的充电器将不能通用，用户不得不准备两个充电器对不同产品进行充电。

其中，A4WP是由三星及Qualcomm所创立，目前已有超过40个成员，其董事成员包括三星、Qualcomm、Broadcom、Gill Industries、Integrated Device Technology（IDT），与新加入的英特尔。

只看该作者 · 2013-10-20 18:50

PMA vs WPC vs A4WP 哪个联盟最强？

PMA和WPC所采用的无线充电原理相同，都支持QI标准，并没太多的差别。PMA更侧重于无线充电的基础设施部署，而WPC侧重于更加广泛的实际产品。侧重点与发展方向的不同，以及标准的相同，从一开始就决定了两者并没有过多的竞争。

更多的竞争来自于A4WP。但是因为目前还没有采用A4WP技术的设备上市，所以在充电效率和电力消耗上哪个技术更优秀还不得而知。

不过可以预想一下两种技术实际的应用状况。对于家庭用户来说，设备兼容性和效率才是他们最关心的两个因素，从这个角度来说，两者的差别并不大，不过A4WP还有略有优势的。而对咖啡厅之类公共场合来说，能够为多个设备同时充电的A4WP无线充电器显然更为实用。

不过，最有可能决定谁能胜出的因素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。像高通、三星、德州仪器这样重要的合作伙伴同时也对A4WP展现除了浓厚的兴趣。三星的一位发言人就曾表示三星看好A4WP技术，并愿意为A4WP建立其相应的生态环境。而这些移动设备行业巨头的加入无疑会加快A4WP的普及。

就像所有的新技术一样，市场接受A4WP也需要一段时间。虽然三星表示看好A4WP，但是其最新旗舰机型Galaxy S4采用的依然是Qi无线充电技术，或许三星将会在明年支持A4WP的设备。可见，A4WP还是需要一段时间才能最终完善技术并打响知名度。所以，在未来的一段时间内，Qi应该还会继续稳坐无线充电技术的头把交椅。

虽然A4WP有各种各样的优点，但如果A4WP最终与Qi形成两强争霸的局面的话，两者的不兼容性将会给用户带来不便，这就如同前期的复仇者联盟，英雄大混战，谁都讨不到好处。如果能够各方合作，**协力，无论是对用户来说，还是对自身的发展来说，都会起到很大的促进作用。

只看该作者 · 2013-10-23 18:20

总结的很好啊

只看该作者 · 2013-10-23 19:55

楼主辛苦了！

只看该作者 · 2014-5-25 13:49

应该尽早出台标准才好

只看该作者 · 2014-5-25 13:49

cxljh032302 发表于 2013-10-20 18:42
无线充电技术工作原理
无线充电技术（Wireless charging technology；Wireless charge technology ...

电磁感应、无线电波及核磁共振，，，，，，第一个知道，后两个吓死了

只看该作者 · 2014-5-25 13:50

cxljh032302 发表于 2013-10-20 18:44
PMA标准——无线充电技术领导地位

Power Matters Alliance标准是三大标准中最少为人所了解的，但是由 ...

这个不错，我一直不知道，学习了

只看该作者 · 2014-5-25 13:50

cxljh032302 发表于 2013-10-20 18:46
WPC：最主流的QI标准
可以说WPC是三个联盟中成员最多的截至目前，联盟成员数量已增加到74家，包括飞利 ...

最主流的标准？

只看该作者 · 2014-5-25 13:51

cxljh032302 发表于 2013-10-20 18:48
电磁谐振无线充电——A4WP标准
A4WP是Alliance for Wireless Power标准的简称，由美国高通公司、韩国三 ...

这个不错，本质上是电磁感应

只看该作者 · 2014-5-25 13:51

cxljh032302 发表于 2013-10-20 18:50
PMA vs WPC vs A4WP 哪个联盟最强？
PMA和WPC所采用的无线充电原理相同，都支持QI标准，并没太多的差别 ...

看到某社的报道，瞬间感觉不靠谱

最强联盟—— 无线充电浅析

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