無線充電有多遠(yuǎn)？

李劉欽

電線粗或細(xì)，長或短，都不重要，沒有電線，對我們來說最重要。

在我們的辦公桌上，手機(jī)出現(xiàn)，讓我們告別愛打結(jié)的座機(jī)電話線；藍(lán)牙的出現(xiàn)，讓我們告別愛接觸不良的耳機(jī)線；WiFi的出現(xiàn)，讓我們告別了笨重的網(wǎng)線和數(shù)據(jù)線……科學(xué)家做的這一切，都是為了讓人們在使用電子產(chǎn)品時(shí)束縛更少，更加自由。然而在這個(gè)電池不大爭氣的年代，看似合理又令人困擾的電源線始終讓我們又愛又恨。

遲到百年的無線輸電

或許“無線充電”對于天天糾結(jié)在各種線之間的我們還過于陌生，又或許那些已經(jīng)率先用上無線充電設(shè)備的新潮人士正為那塊小小的充電板感到驚訝，但事實(shí)上，這不是什么新技術(shù)，至少，從“無線”和“電”這兩個(gè)概念來說，它們之間的關(guān)系早在電出現(xiàn)初期已被揭示。早在19世紀(jì)末20世紀(jì)初，丹麥物理學(xué)家漢斯·奧斯特就有了一個(gè)影響力巨大的發(fā)現(xiàn)：當(dāng)電流經(jīng)過線圈時(shí)，周圍會(huì)產(chǎn)生磁場（即“電生磁”）。十年后，僅讀過兩年小學(xué)的英國物理學(xué)家邁克爾·法拉第進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象——用沒有通電的其他線圈接近上述磁場，線圈中便會(huì)產(chǎn)生電流（即“磁生電”）。

通過上述兩項(xiàng)諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)別的發(fā)現(xiàn)，我們很容易便可得出消滅電線的方法了。但是為什么無所不能的電力工程師過了這么久都沒能把電線消滅掉？他們這一百年來都去扛電線桿去了嗎？不是的，通過磁電感應(yīng)傳輸能量也有自身缺陷：傳輸效率太低又存在危險(xiǎn)。電磁輻射只適合傳送信息，并不適合傳送能量。因?yàn)檩椛錈o定向性可言，能量將會(huì)浪費(fèi)在無用的空間中，而且還可能對空間造成很大的電磁污染。

其實(shí)早在19世紀(jì)末，傳奇科學(xué)家特斯拉便構(gòu)想過利用他發(fā)明的“特斯拉線圈”構(gòu)造一個(gè)無線電力傳輸網(wǎng)。他希望通過“特拉斯線圈”進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換、發(fā)射和接收，最終在一個(gè)區(qū)域內(nèi)，空中會(huì)出現(xiàn)如同閃電般的電流傳輸，蔚為壯觀。特斯拉對“特斯拉線圈”寄予厚望，他甚至說服了當(dāng)時(shí)的大富翁J.P.摩根，獲得了15萬美元的資助，在紐約建成一座高約57米、頂部有一個(gè)直徑約為27米的半球形圓頂鐵塔。特斯拉相信，這座鐵塔可以成為他夢想中的“世界無線電網(wǎng)”或“電波城”的第一步。但是，建設(shè)費(fèi)用不斷上漲，超過了原先預(yù)算，而摩根和其他資助人對于繼續(xù)幫助這個(gè)項(xiàng)目卻猶豫不決，使得特斯拉的夢想夭折。1917年，這座代表著特斯拉夢想的鐵塔變得銹跡斑斑，最終被拆除。

所以后來的科學(xué)家們覺得與其研究電磁感應(yīng)這種虛無縹緲的東西，還不如拉兩條電線來得省事，又或者去研究更耐用體積更小的電池更容易出成績。最終，這方面的研究延遲了近一個(gè)世紀(jì)。

直到2007年，無線電力傳輸研究才出現(xiàn)“看得見”的進(jìn)展。當(dāng)年，美國麻省理工學(xué)院的科學(xué)家通過電磁感應(yīng)，成功地“隔空”點(diǎn)亮了離電源兩米多的一個(gè)60瓦燈泡。研究團(tuán)隊(duì)用兩個(gè)直徑60厘米的銅線圈做實(shí)驗(yàn)，一個(gè)線圈接在電源上，作為送電方，另一個(gè)作為受電方置于兩米外，連接一個(gè)燈泡?？茖W(xué)家利用了“共振”原理，當(dāng)送電方的電源接通后，兩個(gè)線圈都以10兆赫茲的頻率振動(dòng)，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的振動(dòng)的電磁場，送電方發(fā)出的電振即可傳到受電方。兩個(gè)線圈雖未相連，仍可完成隔空供電，使燈泡發(fā)光。即使在電源與燈泡中間擺上木頭、金屬或其他電器，燈泡仍會(huì)發(fā)亮。

混亂的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

上述裝置被命名為“WiTricity”，后來，“WiTricity”成了一家公司的名字，再后來，這家公司因擁有“磁共振無線充電”技術(shù)被幾個(gè)土豪小伙伴（例如高通、三星、博通）拉攏進(jìn)一個(gè)名為“無線電力聯(lián)盟”（A4WP）的組織。WiTricity的“磁共振無線充電”技術(shù)也理所當(dāng)然地成為該聯(lián)盟的核心技術(shù)。

但在A4WP出現(xiàn)之前，這個(gè)世界便存在著一個(gè)致力于無線充電的強(qiáng)大組織，它便是“無線充電聯(lián)盟”（WPC）——全球首個(gè)推動(dòng)無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織（成立于2008年）。由于先行一步的優(yōu)勢，該聯(lián)盟在無線充電領(lǐng)域一直處于領(lǐng)跑地位，其成員包括來自15個(gè)國家的137個(gè)合作伙伴，覆蓋無線充電解決方案各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其中不乏飛利浦、HTC、諾基亞、三星、索尼愛立信、百思買、德州儀器等知名企業(yè)。幾個(gè)始建成員可能被中國武俠電影荼毒頗深，為自己的無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)起了一個(gè)生動(dòng)形象的名字：“Qi”——源于氣功里的“氣（qi）”。WPC采用的Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn)則是基于最基本的電磁感應(yīng)原理——一百多年前奧斯特和法拉第的那一套。

目前，WPC的無線充電技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了頗具規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用，包括手機(jī)、電視機(jī)、剃須刀、電動(dòng)車在內(nèi)的多個(gè)領(lǐng)域都能看到采用Qi標(biāo)準(zhǔn)的無線充電設(shè)備的身影。Qi標(biāo)準(zhǔn)的代表性產(chǎn)品有諾基亞Lumia 920、諾基亞Lumia 820、谷歌Nexus 4等。使用這些手機(jī)的時(shí)候，不需要安裝任何配件，直接將它放在任何一款支持Qi標(biāo)準(zhǔn)的充電器上就能開始充電，目前市面上已經(jīng)有了勁量、PowerMate等品牌的大量不同款式的無線充電器可供選擇。

近來無線充電重新被媒體熱議，主要是因?yàn)锳4WP聯(lián)盟與另一個(gè)同樣具備相當(dāng)影響力的無線充電技術(shù)組織“電力事業(yè)聯(lián)盟”（PMA）宣布將簽署合作協(xié)議，合力促成兩種無線充電標(biāo)準(zhǔn)的整合，加速市場上無線充電標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)合的腳步。PMA聯(lián)盟由Duracell Powermat公司發(fā)起，該公司由寶潔與無線充電技術(shù)公司Powermat合資經(jīng)營，擁有比較出色的綜合實(shí)力。除此以外，Powermat還是A4WP標(biāo)準(zhǔn)的支持成員之一。已經(jīng)有AT&T（美國最大電信運(yùn)營商）、谷歌和星巴克三家公司加盟的PMA聯(lián)盟經(jīng)過多年經(jīng)營在無線充電領(lǐng)域中已坐擁一席之地。如果你曾聽說過在美國星巴克不僅能蹭網(wǎng)還能蹭電的傳聞，那其中“蹭電”的優(yōu)惠便來源于PMA提供的無線充電技術(shù)支持。和WPC一樣，PMA的充電技術(shù)也是基于最“原始”的電磁感應(yīng)原理，但技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一樣。

讀到這個(gè)地方可能你腦子里已經(jīng)一團(tuán)亂麻，你也許會(huì)疑惑：難道我去買一臺(tái)支持無線充電的手機(jī)還要跟服務(wù)員說我要PMA、A4WP或者Qi標(biāo)準(zhǔn)的？是的，目前來說的確是這樣，而且充電器也必須是同一標(biāo)準(zhǔn)。而且，即使是同一廠商生產(chǎn)的手機(jī)，無線充電所用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也可能不一樣。眼尖的你可能發(fā)現(xiàn)上文提及的三個(gè)聯(lián)盟兩次出現(xiàn)同一家手機(jī)制造商的名字——三星，三星旗下多款手機(jī)上應(yīng)用Qi標(biāo)準(zhǔn)的無線充電技術(shù)，但同時(shí)，三星也是A4WP聯(lián)盟的創(chuàng)建成員，而且，三星也表示支持PMA標(biāo)準(zhǔn)……endprint

誰將笑到最后？

三星這般“朝三暮四”并非節(jié)操問題，而是因?yàn)樵诂F(xiàn)有的技術(shù)條件和發(fā)展局面下，三種標(biāo)準(zhǔn)的充電技術(shù)很難分辨誰好誰差誰終將贏得更大的市場，為了緊跟潮流，和三個(gè)聯(lián)盟都打好關(guān)系同樣是其他很多電子巨頭的做法。

本世紀(jì)初，很多技術(shù)公司先后打過無線充電器的主意，但由于沒有標(biāo)準(zhǔn)，一直無法廣泛應(yīng)用。最先抱團(tuán)長大的WPC在亂局中制訂并推廣了自己的Qi標(biāo)準(zhǔn)，在Qi標(biāo)準(zhǔn)下，無線充電座與終端產(chǎn)品（比如你的手機(jī)），分別內(nèi)置了線圈，兩者靠近就開始從充電座向產(chǎn)品供電。但充電效率是和線圈之間的位置密切相關(guān)——如果你想充電的手機(jī)沒擺好，兩個(gè)線圈之間電磁感應(yīng)便不充分甚至消失，電就充不了，于是這些年廠商們都在位置問題上傷腦筋。而且這種標(biāo)準(zhǔn)只適合近場無線充電，兩個(gè)線圈間的最遠(yuǎn)距離也只能是幾厘米。所以采用Qi的無線充電設(shè)備都需要將手機(jī)等設(shè)備放在充電基座上指定的位置，對使用者的要求較高。也就是說，當(dāng)你從充電基座上拿起手機(jī)，手機(jī)便會(huì)停止充電。這么一來，相信你便會(huì)懷念電線的好處了——雖然礙事，但好歹打電話時(shí)還能拿起來走兩步?。《?，這種無線充電器和很多年前黑白屏年代手機(jī)的座式充電器又有什么區(qū)別，這是歷史倒退的節(jié)奏嗎？

Qi標(biāo)準(zhǔn)的另一個(gè)不足之處是不能同時(shí)為多部終端產(chǎn)品充電。為改進(jìn)這個(gè)缺點(diǎn)，有人提出在充電輸出裝置中放置多組小型線圈，以增加充電范圍，但耗電量無疑也會(huì)隨之增加，而且用戶依然需要在充電時(shí)將手機(jī)等設(shè)備精確地放置在有感應(yīng)磁場的區(qū)域，以保持和充電基座較強(qiáng)的連接。為了進(jìn)一步解決耗電量增加的問題，WPC在Qi技術(shù)中加入了一種通訊協(xié)議。通過這個(gè)協(xié)議，充電中的設(shè)備會(huì)“告訴”充電基座需要的電量或是充電已完成，而充電基座可以根據(jù)充電設(shè)備的需要調(diào)節(jié)輸出功率或者在充電完成后轉(zhuǎn)入節(jié)能模式。

如果你想象的“無線”生活是你拿著一臺(tái)手機(jī)或平板走在家里的每一個(gè)角落都能接上飄蕩在空氣中的電磁能進(jìn)行充電，那么在可以預(yù)見的未來，Qi標(biāo)準(zhǔn)可能都實(shí)現(xiàn)不了這種場景。而同樣的事情，A4WP卻有可能做到。A4WP聯(lián)盟里的WiTricity公司所擁有的“磁共振無線充電”技術(shù)便是實(shí)現(xiàn)這一場景的關(guān)鍵武器。雖然A4WP聯(lián)盟還沒有出現(xiàn)實(shí)質(zhì)性的無線充電產(chǎn)品，但“磁共振無線充電”在業(yè)界已不陌生。早前日本科學(xué)家展示了一種新技術(shù)：一輛日產(chǎn)混合動(dòng)力車，停在距離充電柱幾米遠(yuǎn)的地方，借助電磁場導(dǎo)電，很快充上了電。而這正是通過“磁共振無線充電”技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。

電磁波的“共振”與聲音的“共振”原理相通的，形象點(diǎn)說，如果海豚音張靚穎走進(jìn)宴會(huì)大廳，用非常高的聲音歌唱，當(dāng)大廳里某個(gè)杯子與她聲音的頻率相同時(shí)，它就有可能爆炸。但其他人、其他杯子卻不會(huì)爆炸，因此在特定頻率的兩個(gè)物體間傳遞能量更加高效，且對周圍的人并不會(huì)造成傷害?！按殴舱駸o線充電”技術(shù)便是在送電、受電的兩個(gè)線圈上安裝諧振器，通過“共振”使低能量電磁波能傳遞到更遠(yuǎn)的地方，擴(kuò)大無線充電的可用范圍。同時(shí)，A4WP標(biāo)準(zhǔn)的充電技術(shù)還能實(shí)現(xiàn)對多個(gè)終端設(shè)備進(jìn)行充電（本文題圖照片便是A4WP標(biāo)準(zhǔn)無線充電技術(shù)的效果圖）。越來越多的現(xiàn)象表明，A4WP標(biāo)準(zhǔn)比Qi標(biāo)準(zhǔn)更具發(fā)展前景，但相對Qi標(biāo)準(zhǔn)來說，它更加耗電。

最終決定誰能勝出的因素可能還是這兩種技術(shù)的應(yīng)用率，而在這方面，有著多家合作伙伴和一百多款上市設(shè)備的Qi遙遙領(lǐng)先。而且技術(shù)改革上WPC也沒閑著，據(jù)聞，WPC曾多次與A4WP的成員進(jìn)行接觸，預(yù)備建立屬于自己的磁共振充電解決方案。

另外，A4WP標(biāo)準(zhǔn)和Qi標(biāo)準(zhǔn)的無線充電技術(shù)同樣面臨一個(gè)突出的問題：裝置占用空間過大。Lumia 920和iPhone 5于同一時(shí)期面市，軟硬件能力平平的Lumia 920差點(diǎn)因?yàn)闊o線充電的噱頭蓋過不可一世的蘋果，但是作為一款智能手機(jī)，Lumia 920的厚度竟然達(dá)到了10.7mm，比iPhone 5厚了整整3mm。造成這種局面，無線充電裝置“功不可沒”，而這大概也是蘋果一直“忍痛割愛”的原因吧。

電子設(shè)備對電的需求越來越大，電池容量已經(jīng)構(gòu)成行業(yè)發(fā)展的瓶頸。同時(shí)，電動(dòng)汽車、智能家電等行業(yè)也在飛速發(fā)展，電的供應(yīng)形式正愈發(fā)引起關(guān)注，這必將推動(dòng)無線充電技術(shù)加快發(fā)展步伐。而我們曾經(jīng)做過的“無線”夢，應(yīng)該不用再等上百年之久了。endprint