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最新的无线充电技术,将来的无线充电应用

作者:angelazhang时间:2015-07-14浏览次数:3988

无线充电获得苹果智慧表Apple Watch和三星电子新旗舰机Galaxy S6采用,研调机构认为,今年有望成为无线充电装置的起飞年,预估出货量将跳增至1.2亿组。韩联社报导,IHS Technology 3月31日报告称,去年无线电源接收器的全球出货量为5,500万组,2015年将增至1.2亿组,2024年续增至20亿组。该机构预估,今年无线充电 产业的营收可达17亿美元,2024年的年度营收将增至150亿美元。


无线充电前景无限,那么一起来盘点一下2015年的已来的无线充电新技术和将来的无线充电应用吧!


1、超声波无线充电:有效范围接近5米

一家名叫uBeam的公司发明了一种全新的无线充电模式,可以利用超声波将电力隔空输 送到15英尺(约合4.6米)外的地方。有了这样的产品,只要使用专用的无线充电套,你就可以在充电的同时拿着手机在屋里走动。尽管uBeam的原型产品 还比较笨重,但该公司正在努力缩小体积,尽快推向市场。据悉,已经有多家公司希望与uBeam达成战略合作,为顾客提供这种无线隔空充电服务,以便吸引更 大客流,包括星巴克、维珍航空、喜达屋酒店以及多家快餐连锁。除此之外,uBeam还与苹果和三星等硬件厂商展开了沟通。


风险投资家似乎也从中看到了机会:知情人士表示,该公司希望寻求总额5000万美元的B轮融资,估值有可能达到或超过5亿美元。但uBeam拒绝对此置 评。该公司去年10月获得了由Upfront Ventures领投的1000万美元A轮融资,之前还曾获得了Andreessen Horowitz和Founders Fund等公司的320万美元种子投资。之前有很多公司都尝试过真正的无线充电,但多数都以失败告终,最终只实现了磁共振充电。这种模式必须将设备靠近发 射器,甚至直接与发射器接触,所以并没有较插电式充电实现重大突破。


uBeam早期原型机


然而,众多大牌投资者的背书表明,uBeam的无线充电模式可能具备巨大潜力。具体而言,uBeam使用的是超声传导技术,发射器通过插座或建筑物的电 力系统取电,然后将其转换成超声波,再将震动发射到内置接收器的设备——例如配备无线充电套的手机,接收器之后负责将超声波震动转换成电力,为移动设备充电。


uBeam表示,这种模式的充电速度与直接使用传统电源类似。


这种超声波隔空充电方式有几大优势。首先,这种技术非常安全,它使用的超声波与监测胎儿时使用的超声波类似。另外,接收器的价格也很便宜,大约只需50美元,甚至更低,而且体积小巧。不仅如此,这些超声波还可以用于传输数据,因此uBeam还可以在物联网领域发挥作用。

  


但最吸引普通用户的还在于,该种技术的有效范围大约为15英尺,对移动中的设备同样有效。虽然智能手机已经在体积和性能上实现了重大进步,但电池续航能 力仍未得到太大改观,这不仅有损了用户体验,还阻碍了整个移动经济的发展。因此,uBeam的技术可能对整个行业形成促进。苹果和三星等科技巨头都在努力 解决充电问题,但却迟迟未有进展。因此,他们有可能洽购uBeam。由于uBeam持有多项重要的无线充电专利,这些巨头可能会溢价收购该公司,避免重要 技术落入竞争对手之手。


从长期来看,倘若uBeam的无线充电协议果真实现应有的潜力,意味着电线将会逐渐消失。不仅是手机,其他各类用电设备也都将使用这种技术。需要明确的 是,uBeam仍在克服一些严峻的技术挑战,最终的产品可能无法在价格、功率、速度和安全方面达到预期。不过,倘若真能实现市场预期,便会成为一项革命性 的技术,这也正是投资者梦寐以求的结果。


2、无线充电新技术:微软拟利用聚焦光线来充电

如果你的智能手机在白天就出现了电量耗尽的情况,一般人们都会感到烦恼,大多数人的解决方法就是尝试记住在晚上要为他们的设备充电。即使是这样 做,有时也不够人们日常使用,全天充电有时是很有必要的,为此微软研究院已经制定出了一个潜在的解决方案:AutoCharge。


微软研究人员们描述AutoCharge是一种自动定位桌子上的智能手机,并为它们充电的技术。他们制造的原型充电器可以被安装在天花板上,有两个工作 模块:一个监测模块,其采用的是微软的Kinect摄像头,可以扫描像智能手机样子的物体;另一个是充电模式,采用了UltraFire CREE XM-L T6来聚焦LED光线。



该AutoCharge系统采用了基于图像处理来监测和追踪桌上的智能手机,并自动为智能手机充电。充电器会不断地旋转,直到它检测到一个看起来像智能手机的物体,之后将使用太阳能发电技术所产生的光束为智能手机远程充电。换句话说,就是无需电线。


AutoCharge通过蓝牙或手机上的LED和智能手机建立连接。这确保了当电池充满电以后可以停止充电,以及确保那些大小和形状与智能手机类似的物体不能被充电。该系统在识别到有物体出现在了它和智能手机之间,对充电造成干扰时,还可以在50毫秒内自动关闭。


每次要帮手机、电脑,或者其他各种电器充电时,总是要接一条充电线,充电线一多,还常 常接错,实在非常麻烦。幸好,现在愈来愈多的电子产品,开始使用「无线充电」的技术了!只要优雅的将手机放在一个小小的、像杯垫一样的东西上面,不必接线 就能轻松充电,这么厉害的科技背后有什么原理呢?让我们一起来探究其中奥妙。


电与磁的交互作用

一般见到的无线充电,运用的是「电流磁 效应」和「电磁感应」的塬理。1819 年,丹麦科学家厄斯特观察到一段导线上如果通有电流,四周将会产生磁场,可以让指北针偏转。后人则进一步发现,将导线围成环状,甚至绕成线圈,产生的磁场 将会更强、更集中,这称为「电流磁效应」。


至于电磁感应,则是在 1831 年由法拉第发现的。让一块磁铁或其他的磁场来源靠近一段没有电流的线圈,线圈上就会产生「感应电流」,称为「电磁感应」。值得注意的是,电磁感应的成立要 件是磁场要有「变化」,例如磁铁愈来愈靠近 (愈来愈远离其实也可以)。外加磁场若是一直保持不变,是不会有感应电流的。


总而言之,电流磁效应就是电流的流动在四周产生磁场,电磁感应则是不断变化的外加磁场使线圈产生感应电流。


  


利用电磁感应来充电

这两种物理现象同时运用,就可以进行无线充电。目前的无线充电设备,都包含一个「充电座」,里面其实正是线圈。将充电座接到家用插头后,线圈周围会因为 电流磁效应而产生磁场。要充电的电子产品,里面也都有一个线圈,当它靠近充电座时,充电座的磁场将透过电磁感应,在电子产品的线圈上产生感应电流。感应电 流导引到电池,就完成了充电座和电子产品间的无线充电。


你可能会问,磁场不是要改变才能有电磁感应吗?可是充电座与充电的对象距离却始 终保持不变,这样为何会有电磁感应呢?塬来,家用插座中流出的电是「交流电」,也就是说电流的方向不断的交替变化,一会儿顺着流,一会儿反着流。正因为如 此,充电座线圈产生的磁场随之不断在变换方向,并非保持不变,符合电磁感应的要件。


近来愈来愈多智慧型手机、平板电脑开始提供无线充电 的功能,但是不幸的是,它们充电的时候,只要离充电座的距离稍远一些,充电效率就会明显下降。即便是最新的技术,充电距离也不能超过 5 公分,事实上,目前绝大部分可以无线充电的行动装置,都是要完全平放在充电座上才能进行,和想像中随走随充的无线充电仍有点差别。


利用共振拉长充电距离

为了增加无线充电的距离与充电效率,科学家正在设法利用「磁共振」的塬理进行无线充电。在电路中加入一些电容、电感等特殊的元件,适当连接后,会形成 「谐振电路」。这就好像乐器行一定会有的调音工具──音叉一样。轻敲音叉一次,它可以持续振动一段时间,同样的,对谐振电路短暂通电,电路中也会产生维持 一段时间的讯号。


音叉具有「共振」这种有趣的物理性质。每支音叉都有自己的发声频率,当一支音叉振动发声时,若附近有另一支发声频率相 同的音叉,即使它没有直接受到敲击,也会跟着振动。音叉的共振可以说达成了能量的传递。谐振电路也可以共振,两个振动频率相同的谐振电路放在一起,其中一 个开始因为通电而振荡时,另一个电路也会跟着振荡起来,「自动」产生电流,电能就这样被隔空传送了。这样的现象称为「磁共振」,用来进行无线充电,可以让 充电距离达到数公尺,效率也有所提升。唯一的困难就是,要将两个电路调整到一模一样的频率,并且维持一段时间,并不是容易的事。


除了磁共振之外,也有科学家尝试借由雷射光的光能来充电,甚至是将电能透过和家用的 Wifi 网路相近的电波频段来传送。希望这些技术的突破,能让我们未来在充电时更加方便!


  


最新无线充电应用

1、悬浮灯泡:应用磁悬浮技术还可为手机无线充电。一 款名为Flyte的灯具将磁悬浮、无线充电和优秀的产品设计都结 合到了一起,科技与设计的结合瞬间提升家居的美感与创意。Flyte由一个LED灯泡与无线电力接收器共同组成悬浮在空中的组件,而在灯泡的基座中则包含 有一个电磁铁。在连接电线的木制底座中则包含有一个无线功率发射器和另一个电磁铁。将灯泡放在底座上,并慢慢的释放它就会看到灯泡缓缓上升,并稳稳地悬浮 在空中。这个底座同样也可以作为智能手机的无线充电垫。



2、 宜家将推支持无线充电家居。前段时间,宜家曾计划推出支持无线充电的家居设备。近日,有消息称具 备无线充电功能的家居,宜家计划将在本月下旬正式上市,用户可以前往宜家家居进行体验。据悉,支持无线充电功能的家居设备或包括台灯、书桌、床头柜等。目 前,不少智能手机都支持无线充电功能,如三星GALAXY S6等旗舰机型。不过,需要注意的是,用户在选择无线充电时,要看清手机和设备支持哪类无线充电技术,避免出现无法兼容的情况。






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