是科技非魔法 浅析智能手机无线充电

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提到无线充电技术你或许会想到Lumia 920/820，LG Nexus 4，资深一点的机友也会提到Palm在2009年发布的Palm Pre系列智能手机以及点金石（TouchStone）。对国内的普通消费者而言，无线充电还是比较遥远而陌生的，而其中到底有何奥秘以及玄机呢？

　　
配备无线充电的智能手机
·CES2009，Palm发布Palm Pre智能手机，配有一块具备磁性的TouchStone（点金石）无线充电底座，Palm后续的Pre Plus，Pre2，Pixi，Pixi Plus还有被惠普收购后推出的Pre3和Veer 4G智能手机以及TouchPad平板电脑都可以支持点金石进行无线充电

在点金石上充电的Palm Pre
·今年9月5日，诺基亚召开发布会发布Lumia 920/820，支持Qi标准的无线充电底座。

·今年10月底，谷歌发布Nexus 4，支持无线充电底座，同样采用Qi标准
·美国运营商Verizon的许多定制机型都有配备无线充电技术，比如最新的HTC Droid DNA
·英特尔和三星宣布合作，将在明年推出支持无线充电的手机和笔记本电脑产品
　　 无线供电的概念解读
　　 无线供电是指消耗电能的电器通过无线的方式获取电能的过程，广义的无线供电不对获得电能的来源做限定，因此如果是太阳能、风能、潮汐能、微波或者电磁能转化成电能供电器使用也算是无线供电，但一般我们都叫这个过程为发电，而不是奇奇怪怪的称之为无线供电。

磁共振供电（左为供电线圈，右有两只小电珠和一只小风扇）
　　 狭义的无线供电则限定了电能转化为磁能，然后接受方将磁能在转化为电能。这也比较贴近目前我们普遍认为的样子。
　　狭义的无线供电在具体实现的时候又分成两种方式，一种通过电磁感应原理实现（还记得中学物理课本里的特斯拉线圈么？XP），我们现在已经可以在智能手机等小型电器上实现的无线充电，电磁感应实现无线充电的感应距离小，传输功率有限，转化效率低，但是相对容易实现，目前Qi标准的无线充电技术就属于这一类；另一种则根据磁共振原理，理论上可以实现远距离和大功率的电能传输，并且安全无辐射，不过目前仍在实验室研发阶段，上需要更多技术突破，实现商业化有待时日。

电磁感应供电（左一）与磁共振供电（中/右）对比，后者更具优势
　　 诺基亚谷歌LG等厂商在今年下半年如雨推出支持Qi标准无线充电的产品一下子传进人们的视线，那么Qi无线充电技术到底是何方神圣呢？
　　 Qi无线充电技术
　　 Qi这种奇怪的字母组合出现在英文中算是比较罕见，而这个Qi原来也只是一枚汉语拼音，笔者回译时才发现老外借用了中文“气”的发音，并且以“气”来表示无线充电系统也自有一番准确性和文艺范，所以下文开始使用“气系统”来表示Qi标准的无线充电系统。

　　 简单而言气系统是一个通过电磁感应进行近距离电能传输的系统。如同已经曝光的Lumia 920/820充电底座那样，这个系统包括一个内置线圈的充电板，另外接受电能的那一方也需要内置特定规格的线圈，在充电过程中充电板和电器之间有双向无线信号的传输，数据量约为2kb/s（所以之前电磁炉给Lumia 920充电只是表象而已）。

Qi系统原理
　　 气系统分为低功率和中功率（诶？没有高功率XP）两个版本，低功率仅能达到至多5瓦特的电力传输速率，中功率则可以达到120瓦特。无论何种功率版本，气系统的传输距离都比较有限，最多不能超过40mm也就是大约4cm（1.6英寸）的距离。
　　 气系统最初是由无线充电联盟(Wireless Power Consortium)最早于2009年8月提出，首个标准就是低功率版本，中功率标准在2011年提出。
　　 无线充电技术的现实问题
　　 就算是最容易实现的电磁感应充电，也有诸多不成熟的地方，比如无线充电的转化率较低，电能容易变成热能浪费掉，效率不高的直接表现就是充电更慢。在手机中增加无线充电线圈只会让手机原本复杂的设计再加一个元件，而多一个元件所带来的设计成本和生产成本都需要消费者买单，不过日后如果实现了大规模生产，这些也都不是问题。另外由于目前无线充电的距离有限，只能将手机置于特定的底座或垫子上才能充电，所以如果你拿起来操作手机时，充电过程就不能继续。

车用点金石
　　 目前笔者没有机会试用支持Qi标准的无线充电设备（比如Lumia 920/820）。从现有的Palm点金石（TouchStone）的使用状况来看（使用的是HP Pre3），笔者总结了以下几点：
1.底座/机身的贴合引起的发热问题：由于底座是有磁力的，所以要把手机吸在底座上才能进行充电，并且由于后盖的曲线设计问题，总要调整至特定位置才可以实现稳定的充电，或许与笔者使用HP Pre3本身的设计有关，使用HP Veer 4G则没有这个问题，因为Veer 4G的后盖更平整，与点金石更贴合，因此发热也较少；（看起来Lumia 920不存在这个问题）
2.点金石没有移动性：笔者在家中/单位这的固定位置都备有点金石，这确实会比较方便，但如果出差旅行或者去了其它地方，点金石反而是个累赘——直接带一条microUSB线就行了，更何况点金石形状不规则也不方便携带；
3.比起线缆，无线充电真的很慢，并且操作受限：Palm在点金石上充电时会进入展示模式（Exhibition），可以显示时间/照片/微博等等，这时可以进行简单的触控操作，不过如果是彻底没电但是此时你又要用手机，还是乖乖连接microUSB线吧；
4.额外连一根线出来只能给Palm的手机充电感觉还是有点浪费的，毕竟如果是microUSB的话就能给各种设备充电，尤其是像小编这样电子产品特别多的人（貌似这么说有点欠扁-.-|||）。
　　 无线充电技术的未来
　　 为手机电脑MP3充电只是小把戏，按照Qi标准在产品背盖的内侧中设计一个线圈即可，而科学家则关注远距离供电和高功率无线供电。在实现电力远距离传输之前，改善电力车辆的充电方式是相对容易实现的一个想法。

　　 “设想一下：车开到车库后你就不用管他，车子就能自动充电。因为地面有一块垫子，而你的车子底部有一个线圈。还有，在停车场专门配有电动车辆泊车区，这个泊车区的地下埋有无线充电装置，可以自动给车充电。这肯定会给电动汽车的使用者带来很大方便。”WiTricity的CEO Eric Giler说。WiTricity始于2007年麻省理工学院开始的一项无线充电的项目，后来成为独立运营的公司。2011年8月，日本丰田对WiTricity进行了投资。

麻省理工学院的科研团队，他们站在两只线圈中间
左侧的线圈为右侧的线圈供电，灯泡亮起
　　 而目前电动车辆很难找到合适的插座，而且一旦遇到暴风雨或者潮湿的天气，传统的有线充电还是有安全隐患，并且充完电还要卷起脏兮兮的电线放回后备箱。而目前国内的情况则是，电动车辆的普及还需要很多年才能完成，大功率的无线充电技术的目前也还比较初级，无论技术成熟还是电力汽车普及，都有待城市基础设施的普及。
　　 好在，诺基亚在推出无线充电的Lumia 920之后也认识到了基础设施不足的问题，因此与欧洲多家航空公司和咖啡厅等开展合作，部署支持Qi标准的无线充电设备。无线充电还需要更多厂商的推动，有必要时，也需要ZF介入。■（

yinjunzi

这个技术确实很方便

kuxingseng0112

好贴...顶一个

rainsun

像变压器.

king0245

这个辐射，就不想说什么了。生出来的后代都容易基因变异。

superbillgates

不错，科普了~~~

mercuryfall

无线充电的地车公司有几台，固定路线行驶的。
手机上实在是不看好这个技术，至少现在实用性太差。