無線充電技術介紹

無線充電技術（Wirelesschargingtechnology；Wirelesschargetechnology），源于無線電力輸送技術。無線充電，又稱作感應充電、非接觸式感應充電，是利用近場感應，也就是電感耦合，由供電設備（充電器）將能量傳送至用電的裝置，該裝置使用接收到的能量對電池充電，并同時供其本身運作之用。由于充電器與用電裝置之間以電感耦合傳送能量，兩者之間不用電線連接，因此充電器及用電的裝置都可以做到無導電接點外露。

隨著科技的日新月異，各大電子廠商莫不絞盡腦汁，推出各項前瞻技術，期待能吸引消費者的目光并帶給人類更便利的生活，無線充電技術及產品便是在這樣的潮流下應運而生。

主要特征：

無線充電技術已成為品牌廠創造產品差異的重要利器，特別是無線充電聯盟（WpC）所制定的Qi技術標準，更已廣為業界采用。目前，WpC正積極研擬新版規格，將增加金屬異物偵測功能，并提高充電功率，以進一步鞏固市場主流地位。

無觸點電力傳輸的方法，從一個基站移動設備，它是基于近場磁感應線圈之間。轉移的功率，大約5W采用適當的二次卷（典型的外部大約40毫米）的尺寸。操作頻率范圍：110-205HZ之間。支持兩種方法在移動設備上放置在基站的表面。幫助用戶指引正確位置的移動設備在表面形成一層。通過基站，提供一個或幾個固定位置的表面。任意位置可以免費定位的移動設備上表面形成一層可提供電力基站位置，通過任何表面。一個簡單的通信協議使移動設備能夠充分的控制能力轉讓。可觀的設計系統的靈活性為整合成一個移動的裝置。非常低的備用電源（執行），可依賴安裝。

電磁感應式充電初級線圈一定頻率的交流電，通過電磁感應在次級線圈中產生一定的電流，從而將能量從傳輸端轉移到接收端。目前最為常見的充電墊解決方案就采用了電磁感應，事實上，電磁感應解決方案在技術實現上并無太多神秘感，中國本土的比亞迪公司，早在2005年12月申請的非接觸感應式充電器專利，就使用了電磁感應技術。磁場共振充電由能量發送裝置，和能量接收裝置組成，當兩個裝置調整到相同頻率，或者說在一個特定的頻率上共振，它們就可以交換彼此的能量，是目前正在研究的一種技術，由麻省理工學院（MIT）物理教授MarinSoljacic帶領的研究團隊利用該技術點亮了兩米外的一盞60瓦燈泡，并將其取名為WiTricity。該實驗中使用的線圈直徑達到50cm，還無法實現商用化，如果要縮小線圈尺寸，接收功率自然也會下降無線電波式充電這是發展較為成熟的技術，類似于早期使用的礦石收音機，主要有微波發射裝置和微波接收裝置組成，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負載作出調整的同時保持穩定的直流電壓。此種方式只需一個安裝在墻身插頭的發送器，以及可以安裝在任何低電壓產品的蚊型接收器。

無線充電異物檢測標準

WpC采用之電磁感應理論來自于法拉第電磁理論，一線圈通電后會產生磁通量，進而感應周遭線圈產生電流，轉換效率可高達70%以上。

電磁能轉換

利用電力轉為磁力，再經過磁力轉為電力的方式，就是電磁能量的轉換。無線充電的技術就是透過這樣的原理，達到傳輸電力的目的。日常生活中常用到的充電器，也是利用這樣的原理，差異在于充電器內的導磁材料使用的是鐵芯，以其來傳導能量；而無線充電的技術，則是只有透過氣隙來傳導磁通，達到磁能傳輸的目的。

能量曲線及操作頻率

以WpC所定義的規范，是將操作頻率定義在110k~205kHz這段區間，并且定義其串聯諧振頻率為100kHz，由功率對頻率的曲線來看，工作點愈接近100kHz，接收端獲得的能量愈高，愈遠離100kHz，接收端獲得的能量愈低，如此可以調節不同的能量需求。另外一種調節的方式，是使用固定140kHz的方式，調整頻率的工作周期，也可以調節能量，愈低的工作周期，所獲得的能量愈低，愈高的工作周期，所獲得的能量愈高。

傳輸的距離

電磁場可以傳輸的距離，隨著其操作頻率愈高，距離可以愈遠。以WpC標準而言，此操作頻率是屬于低頻的操作帶，因此其發射線圈及接收線圈的距離不長。WpC標準定義可以正常操作的距離，是在5毫米（mm）以內。距離愈遠，整體的轉換效率會愈差。

訊號傳遞

除了能量需要傳遞之外，封包訊息是主要的重點之一。接收端會將所需要的能量訊息傳遞回發射端。發射端須要將收到的能量解碼后，依接收端所需要的能量調節。此訊號的傳遞，是透過電磁場中，原本就有的操作頻率（110k？205kHz）當作載波頻率，將封包訊息載于能量傳遞的電磁場中，其訊號是由一連串的碼構成；訊號的頻率約為2k？4kHz，與載波的頻率約是五十倍的關系，如此便可以利用傳輸能量的同時，也將訊息回傳，不須要再利用其他元件來轉訊息。但使用2k？4kHz這個訊號的頻率有個尷尬的缺點--這是屬于人耳可以聽到的頻帶，因此在系統工作時，很靠近地聽，會有很細微的聲音存在。因為WpC已經是如此定義，所以這個聲音目前是無法避免的，只能盡量使它小聲一點。

效率與充電時間

WpC所定義的效率，是由進到發射端的直流電源的功率輸入設為分母，接收端的輸出功率設為分子，所除出來的百分比數字，這是指能量轉換的效率。目前的效率主要是受限于線圈及電容的匹配，次要的則是電子元件的選擇。目前的效率約落在70%。以輸出3瓦（W）的能量來計算，在發射端需要的輸入功率，則是4.3瓦。其中的1.3瓦是轉化為其他能量，主要生成的是熱能。一般使用者比較可能注意到的則是充電時間，每個電池的電量，會以安培小時（Ah）來表示。比如說2，000毫安時（mAh），指的是2安培可以放電1小時；或是2安培充電需要充1小時（理論值）。愈大的電流充電，電池被充飽的時間就會愈短。目前因為受限于大部分的接收端，只能輸出600毫安左右，所以充電時間會被拉長。

符合FOD/中功率應用需求WpC加速標準制定工作

WpC在2013年初剛剛做了一個動作，就是將Qi的版本，由1.0轉為1.1。其中一個重大的變更，在于增加異物偵測（ForeignerObjectDetect，FOD）功能。

事實上，正常情況下，有金屬異物放在發射端，是不會發生發熱的情況；會發熱的情況是在于，有金屬異物放在發射端，而接收端疊上來之時。因為電磁場會在金屬的異物上產生渦電流，因而加熱此金屬的異物，導致外殼熔毀而發生危險。因此WpC定義了1.1的版本，將金屬的異物溫度限制在60℃以下，亦即發射系統必須設法讓異物的溫度不能超過60℃。

根據國際市調機構預估，無線充電技術未來4年產值年復合成長率高達73%，國際品牌手機大廠，以及電信商對于無線充電技術的支持態度是影響市場推廣速度的關鍵之一；而認證規格及安規則是產業界亟須克服的障礙。WpC針對中、高功率的產品相容性規范即將發布，屆時應用版圖將由智慧型手機，延伸至平板與筆記型電腦市場等更高充電瓦數的行動裝置，預期未來幾年無線充電衍生的相關應用及設計將會遍地開花，為人類生活開啟科技便利的新頁。

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