無線充電技術(Wireless Charging)擺脫麻煩充電器實現無限可能

clip_image002

圖:Nokia Lumia 920無線充電示意圖

你是不是曾經有過這樣的經驗:想幫你的相機、手機或平板電腦充電時,充電器跟其他電子產品的充電器搞混在一起,電線還糾纏不清。這些長相差不多,不只一般「黑」的充電器,日積月累長了灰塵,久了連那些沒在用的電子裝置的充電器也不確定能否丟棄,或是接頭也不曉得有沒有耗損、接觸不良。這看似不起眼的充電器,過去幾年來外觀並沒有多大的改變,廠商沒有著墨太多於充電器的設計和包裝,淪落至配角的命運。不過近幾年來,除了電子裝置本身的軟硬體進步以外,業者也注意到了這些配件細節,改善笨重的充電器和麻煩的電線,而隨著無線充電技術的發展,也更能有效揚棄過去雜亂麻煩的配置,幫助使用者提升產品使用上的方便與易用度。

其實無線充電技術行之有年,並不是一項最近才開發出來的新技術,事實上,溼答答的浴室裡面所使用的電動牙刷就是無線充電在生活上實踐的一個例子,因為採用無線充電設計,而能防止因遇到水而產生短路或觸電的危險。

現今以無線方式傳遞電源的方法有好幾種,以安全性跟技術成熟度的角度切入的話,其中又以磁感應〈magnetic induction〉、跟磁共振〈magnetic resonance〉為兩大主流、未來可能普及化的技術。在這邊簡單地介紹此兩種技術:

磁感應〈magnetic induction:基本原理是在發送和接收端都裝置一個線圈,當發送端線圈連接電源時進而形成「電流會產生磁能、磁能會製造電流」的電磁感應,而接收端線圈感應到這個電磁信號,透過磁場的變化便可產生電力為電池充電。然而磁感應技術的缺點就是有其物理極限,充電距離無法超過5公釐,且隨著距離的增加,電能損耗會變得很大。透過磁感應充電時,電子裝置會有過熱的問題,對於支援大功率產品會有安全上的疑慮。

磁共振〈magnetic resonance:磁共振原理不同於磁感應利用互相感應原理來交換電磁能,而是利用充電基座與待充物相同頻率的共振原理來高效傳輸能量。當發送端與接受端都以相同的頻率振動時,接受端就能接收到發送端所產生的電磁場,進而接收到這個傳遞過來的能量。

市調機構IHS iSuppli的統計,2012年已有超過500萬台電子裝置搭載無線充電功能,更預測2015年時將會突破1億台。不過,現今的無線充電技術還沒有一個共同的標準,各家廠商都希望自己的技術成為市場主流。面對無線電源生態系統的逐漸成形所產生的龐大商機,消費性電子產品製造廠商、電腦、汽車廠商無不紛紛註冊無線充電技術的相關專利,並各自組成不同的聯盟團體,準備大打一場無線充電標準之戰。

clip_image003

圖:Panasonic可無線充電的行動電源

產品處處有電 店家隨處放電

目前市面上採取磁感應技術的聯盟有兩個,分別是WPC(Wireless Power Consortium)和PMA(Power Matters Alliance),另一個聯盟A4WP(Alliance for Wireless Power)則是採取磁共振技術;其中又以WPC所擁有的會員數最多、最為活躍,約有130多家廠商。WPC的標準Logo為「Qi」,目前所搭載Qi 商標的產品達140款,在智慧型手機方面其中又以諾基亞(Nokia)的Lumia 920或是宏達電(HTC)的Droid DNA最為廣為人知。目前Qi的下一個版本規格正在積極制定中,目標讓平板電腦也能無線充電,才能使無線充電的應用更加普及。

WPC A4WP PMA
聯盟全名 Wireless Power Consortium Alliance for Wireless Power Power Matters Alliance
Logo clip_image005 clip_image007 clip_image009
基礎技術 磁感應 磁共振 磁感應
會員 137 36 40
授權產品 141 0 0
主要成員 飛利浦(Philips)、松下(Panasonic)、宏達電(HTC) 高通(Qualcomm)、三星(Samsung)、

恩智浦(NXP)

黑莓(BlackBerry)、星巴克(Starbucks)、恩益禧(NEC)

屬於PMA聯盟的金頂電池(Duracell),也打算花費數億美元的成本,為麥迪遜廣場花園和達美航空貴賓室打造無線充電設備。星巴克(Starbucks)和麥當勞(McDonald’s)也計劃在店內設置無線充電板,提供顧客可以在店內充電的便利性,帶動無線充電市場的成長。不過搭載不同協會標準無線充電功能的手機,是無法跨裝置充電的。而也正因為缺乏一個共同的標準,讓許多廠商尚未表態要投資哪項技術,也在現階段造成消費者購買時的隱憂,擔心所選購的產品會不會在日後被淘汰。

根據百佳泰資深技術測試團隊表示,目前磁感應和磁共振技術都積極地在尋找更有效率的充電方式,未來若是要提供充電功率與增加充電距離,且同時改善充電效率的話,「磁共振」技術似乎是比較可行的方向。因為採用磁共振的無線充電產品,不若磁感應技術的距離限制,而能夠支援充電板同時為兩具以上電子產品充電的功能,大大節省消費者空間、預算成本且增加購買意願,因此磁共振技術具有較被看好的未來市場。

clip_image011

圖:HTC在美國推出可無線充電版本的Droid DNA

醫療用途大躍進 嵌入人體裝置未來也可無線充電

無線充電技術已成為新一代智慧型手機的特色,除此之外,其便利性訴求也獲得英特爾〈Intel〉的青睞,宣布要在今年底推出配有無線充電功能的Ultrabook。無獨有偶,去年美國史丹福大學〈Stanford University〉的研究人員則發表了可無線充電的人體心臟內嵌裝置。這種無線驅動類似心律調節器的微型裝置可植入於心臟表面,解決裝載長期供電電池的煩惱,減少因為需要替換電池所要動手術的風險。

整體而言,無線充電是個很實用的功能,能夠讓使用者不須透過電線或USB插頭,就能為電子裝置充電。而此技術不只能夠應用在手持電子裝置上,對於公共設施或是電動車也可以透過磁共振技術,把無線充電技術落實在生活之中。磁共振是將能量集中在發送端與接受端上,可以有效地減少不必要的能量耗損,並且能夠拓展至中、大功率的市場上,例如:筆電、電視,或是電動車的無線充電設備。磁共振無線充電應用商用價值前景看好,協會和許多大廠也正相繼開發中。

從市場面來看,因為目前尚未有統一個標準規格,因此發展上呈現多頭馬車的狀況。消費者因為擔心所購買的產品被淘汰或是無法和其他產品享有相容性,所以購買意願不高。即使像是同一個協會認證的產品,彼此之間還是會有相容性的問題存在,例如:Qi認證過後的產品,發送端跟接受端之間在介面溝通時會產生協定錯誤,造成無法充電的現象。然而不論是磁感應或磁共振技術,我們都可以預測無線充電技術在未來絕對會是消費市場的主流之一,因此更有賴這三大標準協會的消長態勢以及電信業者的支持與否,來決定無線充電技術市場的走向與未來普及度。身為測試驗證業界的專家,百佳泰也將會持續追蹤無線充電的技術與發展,並提供廠商最即時的資訊,以及市場的趨勢走向。

商標聲明:文中引用之商標及產品名稱分屬其合法註冊之公司所有,本文引用純屬介紹之用,並無任何侵害之意。

Comments are closed.