電源線迎來“告別時(shí)刻”
更大的屏幕、更小的體積、更多的功能……數(shù)碼產(chǎn)品已經(jīng)成為每個(gè)人日常生活的必須品,遺憾的是,雖然我們的手機(jī)已經(jīng)擁有了4.7英寸的顯示屏、可以用語音操作、能播放投影……但這些聰明機(jī)器的充電模式,依然停留在差不多60年前的晶體管時(shí)代。每個(gè)數(shù)碼發(fā)燒友都有因?yàn)槌潆姇r(shí)找不到電源線、家中插座不夠,或是電源線亂成一團(tuán)而大光其火的不愉快經(jīng)歷……正因?yàn)槿绱?,正在推廣中的“無線充電”技術(shù),對(duì)我們來說就是一項(xiàng)非常貼心的服務(wù)。雖然這一技術(shù)離大規(guī)模商用還有一段路要走,但隨著像蘋果電腦這一級(jí)別巨頭的加入,與煩人的電源線告別,應(yīng)該只是個(gè)時(shí)間問題。
“下一代iPhone手機(jī)的最大技術(shù)亮點(diǎn)會(huì)是什么?”新聞網(wǎng)站“赫芬頓郵報(bào)”不久前推出這一有趣的投票競(jìng)猜游戲,有超過6000名注冊(cè)用戶參加投票。選擇“4G技術(shù)”的占52%,這一點(diǎn)毫無懸念――讓人感覺意外的是,有31%的用戶選擇“無線充電”。
意外嗎?如果你時(shí)刻關(guān)注蘋果公司的一舉一動(dòng),對(duì)此就不會(huì)感到吃驚了。2011年6月,蘋果公司申請(qǐng)了一項(xiàng)與“無線充電”密切相關(guān)的技術(shù)專利,這項(xiàng)名為“本地計(jì)算環(huán)境中的無線電力應(yīng)用”的專利技術(shù),可利用近場(chǎng)磁共振技術(shù) (NearFi el d Magneti c Resonance)傳輸電能。簡(jiǎn)單的說,你只要將無線鼠標(biāo)、iPhone和iPad等設(shè)備放在Mac電腦附近1平方米的范圍內(nèi),就可以不通過電源線,以無線的方式完成設(shè)備的充電。
有媒體評(píng)論說,通過這項(xiàng)技術(shù),蘋果公司能夠在后喬布斯時(shí)代再一次將其簡(jiǎn)約的設(shè)計(jì)風(fēng)格發(fā)揮到極致,而有蘋果公司開風(fēng)氣之先,無線充電技術(shù)的前景也頗為外界看好。
讓手機(jī)扔掉充電器
媒體評(píng)論稱,無線充電技術(shù)所引發(fā)的產(chǎn)業(yè)革命正在來臨,最近幾年,整個(gè)產(chǎn)業(yè)頻頻有大的動(dòng)作發(fā)生,只是得到的關(guān)注卻并不多。
2008年12月,無線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium)成立,這是全球首個(gè)旨在推動(dòng)無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織,同時(shí)它還承擔(dān)著在有利益沖突的各公司之間進(jìn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)的責(zé)任。截至2011年年底,聯(lián)盟的成員已經(jīng)從建立之初的8家公司發(fā)展至超過100家,從手機(jī)廠商(摩托羅拉移動(dòng)、諾基亞)到芯片制造商(飛思卡爾、德州儀器)再到移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商(美國(guó)Verizon公司、日本NTTDoCoMo)被一網(wǎng)打盡。
無線充電技術(shù)背后的構(gòu)想頗為簡(jiǎn)單:WPC成員相信,如果消費(fèi)者可以把他們的各種電子設(shè)備放在特別準(zhǔn)備的平面上――而不是手忙腳亂地“糾纏于”電源線和插頭插座的話,那么為電子產(chǎn)品充電將會(huì)更加容易、更加方便。WPC推出的智能充電器絕大多數(shù)呈類似鼠標(biāo)墊的小墊形狀,然而必需的線圈及天線,最終將直接內(nèi)置于家具中。
在WPC的構(gòu)架中,所有通過磁感應(yīng)原理完成充電的產(chǎn)品都將標(biāo)有“Qi”標(biāo)志?!癚i”于2010年8月發(fā)布,說來有趣,這一標(biāo)志竟然與中國(guó)文化有關(guān)――“Qi”的發(fā)音為“chee”,WPC解釋稱這一稱呼借用了中文的“氣”、既代表生命力這個(gè)概念。根據(jù)Qi的標(biāo)準(zhǔn),在充電時(shí)只需將支持Qi的移動(dòng)設(shè)備放置在Qi充電表面上即可充電,簡(jiǎn)單高效,無需連接任何線纜,也不用做任何配對(duì)設(shè)置。正如藍(lán)牙是短距離數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)、Wi-Fi是無線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn),Qi正在成為無線充電的通行標(biāo)準(zhǔn)和代名詞。這套標(biāo)準(zhǔn)已于2010年9月被引入國(guó)內(nèi),信息產(chǎn)業(yè)部通信電磁兼容質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心也已加入該組織。
自發(fā)布以來,Qi已經(jīng)演進(jìn)到1.0.3版本,目前主要支持低功率設(shè)備,功率最高5W。早期支持Qi標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備,接收端主要以保護(hù)套的形式套在移動(dòng)設(shè)備上,而從2011年4月開始,一些廠商已經(jīng)將接收端集成到了手機(jī)當(dāng)中。在2011年11月的東京國(guó)際消費(fèi)電子展上,WPC展示了其成員企業(yè)開發(fā)的60多款無線充電器,HTC、韓國(guó)LG、三星,以及摩托羅拉、富士通(Fujitsu)、NEC(日本電氣)及夏普等公司都推出了內(nèi)置Qi無線充電功能的手機(jī)。
目前,Qi最主要的推動(dòng)力來源于電信運(yùn)營(yíng)商,如美國(guó)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商Verizon要求手機(jī)廠商未來生產(chǎn)的終端必須支持這一標(biāo)準(zhǔn),從而“確保用戶可以隨時(shí)隨地使用Verizon的網(wǎng)絡(luò)”;而在日本,電信運(yùn)營(yíng)商不僅希望手機(jī)支持Qi標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)還能將供電設(shè)備融入到基礎(chǔ)建設(shè)里面。對(duì)于手機(jī)制造商而言,Qi標(biāo)準(zhǔn)也給他們提供了更多的機(jī)會(huì),設(shè)備續(xù)航能力的增強(qiáng),一定會(huì)激發(fā)出更多新的應(yīng)用出現(xiàn)。
“Qi”在蔓延中
平板電腦是WPC推廣Qi無線充電技術(shù)的下一個(gè)重點(diǎn)目標(biāo)之一?!陡2妓埂冯s志在一篇報(bào)道中透露,WPC聯(lián)盟成員之一的富爾頓創(chuàng)新公司(Fulton Innovation)董事布雷特?劉易斯表示,目前有10至15家WPC成員公司正在努力開發(fā)用于平板電腦的無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、并生產(chǎn)所需的元件(Qi無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)必需稍加調(diào)整,因?yàn)槠桨咫娔X充電所需的電壓瓦特?cái)?shù)是手機(jī)的兩倍,前者需要10瓦特電壓,而后者只需5瓦特電壓)。
劉易斯表示,WPC還一直在開發(fā)用于筆記本電腦的無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),一旦這些WPC充電標(biāo)準(zhǔn)得以確立,用于平板電腦及筆記本電腦的Qi無線充電器將可以用于手機(jī)充電,而反之也可以。劉易斯認(rèn)為,消費(fèi)者“不應(yīng)該必須為每種設(shè)備提供不同的充電板或者充電區(qū)域”。無線充電設(shè)備在手機(jī)/平板電腦間彼此兼容的優(yōu)越性不言自明,但它需要解決更多的技術(shù)障礙,這也是為什么WPC在為平板電腦開發(fā)無線充電技術(shù)方面比惠普花費(fèi)更長(zhǎng)時(shí)間的一個(gè)原因?;萜赵?011年夏季為其TouchPad平板電腦推出了一款無線充電器。
WPC還認(rèn)為,消費(fèi)者不應(yīng)該必須小心地把他們的電子產(chǎn)品精確地放在某個(gè)位置才能進(jìn)行充電。該聯(lián)盟目前正審核利用磁共振在幾英寸距離之內(nèi)實(shí)現(xiàn)無線充電的一些新設(shè)計(jì)。這將使無線充電能夠通過廚房工作臺(tái)面或墻壁,或只是Qi無線充電器的一般區(qū)域完成?!拔覀?cè)谠O(shè)計(jì)Qi無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)考慮到了靈活性,”劉易斯說,“消費(fèi)者希望在電子產(chǎn)品充電方面擁有更多的自由,從而滿足他們不同的生活方式。”
無所不在的“Qi”
除了支持手機(jī)和筆記本電腦這些功率相對(duì)較低的設(shè)備,無線充電技術(shù)也開始被運(yùn)用到一些“大家伙”上面,嘗試對(duì)臺(tái)式電腦、小功率家電以及電動(dòng)工具提供充電支持。更有甚者,2011年12月,高通公司在倫敦進(jìn)行了首次電動(dòng)汽車無線充電實(shí)驗(yàn)。此前,高通剛剛完成了對(duì)新西蘭奧克蘭大學(xué)HaloIPT部門的收購,HaloIPT是奧克蘭大學(xué)為將其技術(shù)資產(chǎn)用于電動(dòng)汽車非接觸充電用途而專門設(shè)立的部門,擁有大量的無線供電技術(shù)專利。
來自WPC聯(lián)盟的信息顯示,對(duì)汽車儀表板進(jìn)行Qi無線充電功能整合也正在計(jì)劃中。有報(bào)道稱目前已有多家汽車制造商和WPC簽署了內(nèi)置Qi無線充電技術(shù)的合作協(xié)議,預(yù)計(jì)內(nèi)置Qi無線充電技術(shù)的汽車,最早將在2012年年底至2013年年初面世。業(yè)內(nèi)專家稱,WPC最終應(yīng)能夠推出向電子設(shè)備提供最高電壓達(dá)120瓦的無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
此外,WPC還在為其無線充電服務(wù)開發(fā)更多的附加軟件。比如說,當(dāng)一部平板電腦在充電時(shí),這類軟件會(huì)自動(dòng)顯示用戶最喜愛的照片,這被稱為“Qi附加服務(wù)”(Qiplus)。業(yè)界估計(jì),隨著WPC成員企業(yè)數(shù)的增加,以及消費(fèi)者越來越需要在一天內(nèi)給他們的智能手機(jī)多次充電,未來兩年該領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)“指數(shù)式增長(zhǎng)”。日本運(yùn)營(yíng)商DoCoMo公司甚至表示,該公司預(yù)計(jì)在三年內(nèi)其推出的所有手機(jī)都將具有Qi無線充電功能。
不過,要想在這個(gè)新興市場(chǎng)成為“事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)”,WPC必須要戰(zhàn)勝與之競(jìng)爭(zhēng)的幾項(xiàng)無線充電技術(shù)。諸如金霸王(Duracell)等電池巨頭尚未加入WPC。劉易斯表示,與新進(jìn)入該領(lǐng)域的對(duì)手相比,WPC在開發(fā)無線充電技術(shù)方面領(lǐng)先了大約三年時(shí)間,而且在持續(xù)降低采用Qi無線充電技術(shù)的成本――這部分是通過在Qi無線充電技術(shù)芯片整合方面與芯片制造商合作達(dá)成的。
現(xiàn)在看來,WPC聯(lián)盟的目標(biāo)非常明確,一旦無線充電服務(wù)進(jìn)入公共場(chǎng)所,消費(fèi)者將會(huì)傾向于像Qi這樣的通用標(biāo)準(zhǔn)。在加拿大和日本等國(guó)家,一些機(jī)場(chǎng)休息室、電影院及咖啡館已開始提供Qi無線充電服務(wù)。在不久的將來,會(huì)有越來越多公共服務(wù)及消費(fèi)場(chǎng)所推出這項(xiàng)深受歡迎的服務(wù),情形如同今天的咖啡館和商場(chǎng)都會(huì)提供免費(fèi)WiFi網(wǎng)絡(luò)一樣。
背景 “無線充電”并非突發(fā)奇想
智能移動(dòng)設(shè)備的續(xù)航能力一直讓各大廠商和用戶頭疼不已,而解決之道無非有兩種。首先,就是在電池上下功夫。不過,目前電池行業(yè)的發(fā)展正在遭遇瓶頸,據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,鋰電池技術(shù)雖然仍在不斷進(jìn)步,但多年來始終未有質(zhì)的突破,盡管在實(shí)驗(yàn)室中仍不斷有新成果誕生,但對(duì)于整個(gè)產(chǎn)業(yè)的影響非常有限。
既然在電池上繼續(xù)做文章的余地有限,那么另一條道路不言自明,即通過方便快捷地充電同樣可以達(dá)到讓設(shè)備續(xù)航能力延長(zhǎng)的效果。這正是無線充電技術(shù)在最近兩年迅速崛起的原因所在。根據(jù)無線充電聯(lián)盟WPC預(yù)測(cè),到2016年,全球無線充電市場(chǎng)產(chǎn)值可能達(dá)到270億美元,一門頗具“錢”景的大生意正在呼之欲出。
事實(shí)上,無線充電、或是無線輸電的設(shè)想并非突如其來的新概念。早在19世紀(jì)90年代,鬼才發(fā)明家、交流電之父尼古拉?特斯拉(Nikola Tesla,1856-1943)就提出了這一設(shè)想,并著手研究不用電線就可以傳輸電力的方法。當(dāng)時(shí)特斯拉的研究方向之一,就是通過各種自然介質(zhì)中的電磁波來傳輸能量。1891年,他成功點(diǎn)亮了一盞沒有連接電線的燈泡,從而證明了無線的電力傳輸并非空想。
按照特斯拉的構(gòu)想,可以利用磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷,線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形成共振,從而實(shí)現(xiàn)電能的高效傳輸。
1900年,特斯拉籌到15萬美元在紐約長(zhǎng)島修建了“瓦登克萊菲”塔,希望跨越大西洋進(jìn)行無線電能傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn),從而證明遠(yuǎn)程無線傳輸電力的可能性,但相關(guān)的研究最終因?yàn)橘Y金缺乏等多種原因沒能繼續(xù)下去。此后,相關(guān)的技術(shù)研究一直進(jìn)展緩慢。
2007年6月,麻省理工的科學(xué)家使用兩個(gè)直徑60厘米的線圈,通過調(diào)整發(fā)射頻率使其產(chǎn)生共振,每一次共振,感應(yīng)器中都會(huì)有電壓產(chǎn)生。經(jīng)過產(chǎn)生多次共振,感應(yīng)器表面集聚了足夠的能量,從而成功點(diǎn)亮了距離電力發(fā)射端兩米以外的一盞60W燈泡。而這背后的原理正是源于特斯拉當(dāng)年的實(shí)驗(yàn)。
實(shí)際上,基于特斯拉的理念,目前無線充電領(lǐng)域已經(jīng)衍生出許多其他方向,麻省理工科學(xué)家所運(yùn)用的只是其中一種。另外一種頗具代表性的方法是電磁感應(yīng),這種方式是在發(fā)送和接收端使用相應(yīng)的線圈發(fā)送和接受產(chǎn)生感應(yīng)的交流信號(hào),從而完成充電,該技術(shù)可以在線圈內(nèi)創(chuàng)造出一個(gè)強(qiáng)電磁場(chǎng),用戶只需將裝載接收器的終端設(shè)備放在發(fā)射器周圍即可。
無論是何種方式,傳輸距離的局限以及能量傳輸過程中的損耗一直制約著無線充電技術(shù)的推廣。不過,最近幾年,一些公司和組織另辟蹊徑,繞開了這些障礙。
既然較遠(yuǎn)距離的無線充電有困難,那么就盡可能地讓供電設(shè)備出現(xiàn)在人們的周圍。具體來說就是在人們工作和生活中的重要節(jié)點(diǎn)設(shè)置充電設(shè)備,比如,2010年1月,無線充電行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)Powermat就與海爾共同開發(fā)出了植入無線供電系統(tǒng)的辦公桌,只要將手機(jī)和筆記本電腦放在桌面上,便可實(shí)現(xiàn)充電。未來在機(jī)場(chǎng)、公司、咖啡店等公共場(chǎng)所均可設(shè)立這樣的充電設(shè)備。在遠(yuǎn)距離的無線充電技術(shù)成熟之前,這無疑是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。