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自2017年9月12日,苹果发布的iPhone X和iPhone 8/8P全系搭载无线充电功能后,业界都认为无线充电的风口到来了。
有了行业标杆企业的带领,无线充电在手机中的应用也开始普及,包括三星、华为、小米和魅族等手机品牌商都纷纷在各自的手机中集成无线充电功能。
而目前的无线充电技术已经不仅仅在消费电子领域应用,随着无线充电技术的不断发展,它被应用到更多的领域中,如医疗、家电、工业、汽车等。尤其是汽车领域将是未来无线充电技术应用增长的主要领域之一。德国厂商西门子认为到2028年,仅在欧洲和北美,无线充电的市场就将达到20亿美元。
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无线充电技术前世
无线充电技术源于无线电能传输技术,1890年,物理学家尼古拉斯-特拉斯就已经做了无线输电实验。特斯拉构想的无线输电方法,是把地球作为内导体、地球电离层作为外导体,通过放大发射机以径向电磁波振荡模式,在地球与电离层之间建立起大约8Hz的低频共振,再利用环绕地球的表面电磁波来传输能量。但由于经费问题,该计划胎死腹中,但这是无线输电技术的雏形。
2007年6月7日,麻省理工学院的研究团队把共振运用到电磁波的传输上,成功‘抓住’了电磁波,并利用铜质线圈作为电磁共振器,实现了电力的无线传导。
而后在2014年,无线充电联盟A4WP尝试将无线充电技术应用于笔记本电脑中。不过当时传统的笔记本电脑,大部分的电源功率都超过了50W,但使用了英特尔低功耗处理器的超极本成为了第一批使用无线充电技术的笔记本电脑。
到了2017年,苹果三款新产品的发布,让无线充电技术开始应用于更多的设备中。
无线充电技术基本原理
无线充电的基本原理一共有三种,即电磁感应式、磁场共振以及无线电波式。
电磁感应式:初级线圈一定频率的交流电,通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流,从而将能量从传输端转移到接收端。这是目前最为常见的充电解决方案。
磁场共振:由能量发送和接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者在一个特定频率上共振,两个装置间就可以交换彼此的能量。该技术目前还在研究中,还没有真正实现商业化。
无线电波式:这也是发展较为成熟的一种无线充电技术。它由微波发射和接收装置组成,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。
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无线充电技术主流标准
目前主流的无线充电标准共有五种,即Qi标准、Power Matters Alliance(PMA)标准、Alliance for Wireless Power(A4WP)标准、iNPOFi技术以及Wi-Po技术。
Qi标准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(WPC)推出的“无线充电”标准。Qi采用的是电磁感应技术。只要设备具备Qi标识,就都可以采用Qi无线充电器充电。目前Qi在我国主要应用领域为手机。
Power Matters Alliance(PMA)标准是由Duracell Powermat公司发起的。Duracell Powermat由宝洁与无线充电技术公司Powermat合资经营,Powermat还是A4WP标准的支持成员之一。目前加入PMA联盟的成员有AT&T、谷歌和星巴克。PMA联盟专注于为符合IEEE协会标准的手机和电子设备打造无线供电标准。
A4WP是由高通、三星以及Powermat共同创建的无线充电联盟。该联盟的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。
iNPOFi技术,即不可见的能量场(invisible power field),它是一种新的无线电充电技术。与其它的无线充电技术相比,iNPOFi没有辐射,采用电场脉冲模式,不产生任何辐射。iNPOFi技术作为新一代无线充电技术标准,具有高效、绿色、便捷、经济等特性。
Wi-Po技术,即Wi-Po磁共振无线充电技术,利用高频恒定幅值交变磁场发生装置,产生6.78MHz的谐振磁场,实现更远的发射距离。Wi-Po通过蓝牙4.0实现通讯控制,安全可靠,并且可以支持一对多同步通信,可广泛应用于手机、电脑、可穿戴设备、智能家居、医疗设备以及电动车等领域。
国内无线充电技术专利公司盘点
目前,越来越多的公司进入到无线充电技术领域,让我们来盘点一下目前国内前几位拥有无线充电技术专利最多的公司。
中惠创智无线供电技术有限公司
创立于2015年,是国内最早开展无线供电技术研究的企业之一,它也是全球首家全面掌握磁共振、磁感应无线供电技术,并实现静态式、动态式及三维立体空间式无线供电的公司。
目前,中惠创智拥有超过260个专利技术,涉及低功率、中功率和高功率无线充电技术。其成熟的磁共振和Qi兼容磁感应无线充电解决方案被广泛应用于电动车、机器人/AGV、小家电和智能家居、智能可穿戴等领域。
柏壹新能源科技(深圳)有限公司
成立于2018年,柏壹新能源主要为电动两轮车、工业自动化设备(AGV等)、电动汽车(环卫车、巡检车、乘用车)及其他智能电动设备提供新型无线充电动力能源解决方案。目前柏壹新能源拥有超过100个核心无线充电技术专利。
厦门新页集团有限公司
新页集团成立于2014年,由全球无线供电技术领军人物林桂江博士创立。新页集团是WPC成员,也是国际和国内电动汽车无线充电标准制定单位之一。
新页集团专注无线充电技术研发及无线供电系统产业化。目前,新页集团拥有200多项无线充电方面的专利。
比亚迪股份有限公司
比亚迪公司业务虽然主要涉及IT、汽车和新能源三大产业,但在无线充电技术实现方面也具有领先地位。它的无线充电技术专利保有量在国内也名列国内前茅。
结语
随着消费者对于智能、轻量便捷以及小型化设备的兴趣激增,无线充电市场的规模也会随之不断扩大。据全球市场研究机构Markets and Markets发布的报告显示,2023年全球无线充电市场规模达1600万美元,2027年将增至2.34亿美元。
无线充电市场需求的增加,也将推动相关IC市场的发展。从相关研究机构的预计来看,2020年到2026年,全球无线充电集成电路市场的复合年均增长率,将高达17.1%。
对于一些领域来说,如工业、汽车等,无线充电还是蓝海领域,未来的增长可期。但怎样在这一‘旧’技术领域开出新的花来,则需要这一领域的公司进行不断创新和专研。
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