无线充电的安全、成本、效率和方便性在提升

摘要：本文介绍了无线充电的新进展，包括市场趋势，技术进展，推广普及的瓶颈，将达到大众市场采纳级。引言
尼古拉 特斯拉曾说：“许多年后，人类的机器可以在宇宙中任何一点获取能量从而驱动机器。”1891年他证实了无线能量传输，一百多年后的今天，无线充电正如他所预言的一样在发生变化。

近日，无线充电的三大标准组织之一—无线充电联盟(WPC)在京举办新闻发布会，介绍了无线充电及Qi近年来的发展及未来动向。

1 无线充电代表1350亿美元的生态系统

据WPC副主席邓蕴美介绍，无线充电代表的是一个价值1350亿美元的新的生态系统。在移动世界中，移动设备本身在使用越来越大的处理器，这对电池续航时间提出了越来越高的挑战。但与此同时，电池技术的进步似乎没有那么快，同时消费者也难以接受越来越大、越来越重的电池。实际上，与其使用越来越大、越来越重的电池，还不如在很多地方采用无线充电的点，这就好像汽车使用中，不是让油箱变得越来越大，而是让加油站无处不在。这些无线充电的点可以在我们日常生活当中很多地方，例如家里、办公室、咖啡馆、餐厅或者办公楼宇等。

据IHS、WPC等公司预测，充电器市场预计会由2014年的15亿部，增长到2015年的25亿部，2015年将达到17亿美元的收益。理论上，无线电源可以解决全部25亿部充电器的市场需求。

2 Qi在今年将达到大众市场采纳的数量级

现在Qi的合作伙伴越来越多。2010年，即五年之前，WPC在北京正式推出Qi时，合作公司都是消费电子或做电池、电源的企业，但是现在出现了很多不同类型公司，包括互联网公司Google、家居家具公司宜家、软件操作系统公司微软、丰田等汽车业知名公司。

2014年，Qi的设备数量已经达到了5000万部，在2015年，随着三星旗舰机型S6和S6 Edge、宜家家居以及麦当劳和万豪连锁酒店等对于Qi标准的采用，预计到2015年底，Qi的安装量会达到1亿部左右，这也意味着开始达到大众市场采纳的数量级。
展望未来，预计两年后的2017年，主要的汽车品牌中，80%会有一个车型是支持无线充电的。预计未来十年中，整个无线充电市场规模会有40倍的增长。

目前，全球大约有4000个Qi公共充电站点，而且还在迅速地发展。WPC目前有205位成员，中国大陆(占24%)和中国台湾(20%)的成员占将近一半。



3 无线充电的应用在扩展

就像Wi-Fi网络一样，消费者如果在某一个地点停留超过15分钟，他们就会主动去寻找无线充电的点。无线充电的愿景也是如此，并在技术上可行。

因为首先，Qi标准的路线图可以为消费者实现的是智能充电器，用一个充电器充一系列的设备，无线充电功率从1W甚至是低于1W一直到2000W之间都可以实现(图2)，囊括从功率非常低的可穿戴设备如手环、蓝牙耳机，到10W以下的智能手机、功率稍高的笔记本电脑、医疗器械乃至家用电器。同样，这个架构也可以实现快速充电。相比较现在，针对于很多不同设备和工业等级是需要不同的充电器，这应该是一种生活当中新的便利。

其次，Qi路线图在未来将会实现双向通信，会有相应数据包的交换，从而能识别设备的ID，这也就意味着可以实现新的服务和商业模式。可以想象一下，假设在汽车应用场景中，一旦把手机放到中控台上充电，做了相应的设置，汽车马上就可以识别出谁在驾驶这辆车，是你的男朋友/女朋友或者你的孩子驾驶这辆车，就会相应进行座位调整、反光镜调整，还可以直接从你手机当中调出你经常播放的音乐列表，甚至可以去自动进行GPS设置(找到你经常去的地点)。假设是在咖啡馆的场景中，如果有了双向通信和无线充电ID之后，如果你有预先已经设定好喜欢的咖啡类型，喜欢吃的东西类型，一旦把你的手机放到充电表面上开始充电，充电板就会收到你所下单的信息，就会把相应你点的饮品、食品送到你的桌前。

再有，无线充电由于没有连接器，可以完全密封地使用，不会引起像埃博拉病毒等的传播。因此，无线充电可以带来一些特殊的应用场景，应用于可穿戴和材料的创新。


4 Qi标准如何实现

为了能够实现不同用户体验以及支持不同实施的成本，实际Qi标准提供了很多充电实施的选择。你可以选择是单个设备充电或多个设备充电，可以选择是固定放置的位置充电(这种方式相对成本比较低);或者自由放置任何位置、任何方向都可以实现充电(图3)，并且隔着一定的距离和厚度进行充电。

在市场行销方面，由于感应式充电技术可以以更低的成本实现更高的效率，可以把手机和无线充电器捆绑打包销售。随着无线充电技术和生态系统不断扩大，不仅仅充一部设备，而是变成多设备无线充电，共振技术的实施成本随着整个生产规模上去，技术创新，制造能力加强也会快速下降。所以，Qi标准是在不断发展，不断演进的。
                                
5 无线充电的安全性

人们非常关注无线充电的安全性。WPC大中华区市场推广主席、厨电工作组联合主席沙锦明介绍了无线充电的安全性。他认为，对于电磁辐射，我们实际上是包围在电磁场中。电磁辐射对人体的影响取决于频率、强度和照射时间。一般来讲频率大于10MHz会对人体有一定的加热效应。一般可用SAR(比吸收率)方法测试。而对于市场上现有无线充电产品，其频率一般在几百kHz以下，对人体加热的效应不会很明显。关于这一点，世界卫生组织已有专门的技术报告[1]论述辐射对人体的影响。

6 标准走向融合

人们通常认为，无线充电的三大标准的竞争阻碍了无线充电的推广。今年1月，两大无线标准组织——PMA和A4WP已宣布合并。为了无线充电的发展，针对无线充电的标准未来有可能继续走向融合或合并。另一方面，电子厂商往往推出同时支持两或三个无线充电标准的产品。
沙锦明指出，无线充电目前还属于市场起步阶段。技术没问题，关键是市场，是先有鸡还是先有蛋的问题，如果有丰富的无线充电点，消费者自然愿意采用无线充电设备。为此，WPC近日在北京中关村的极客咖啡布设了Qi无线充电点，并宣称今年要在中国安装二三千家的无线充电点，使更多的中国客户发现无线充电的好处。



7 无线充电的成本

三星S6的无线充电器是298元人民币，市场上普通无线充电器也在100元人民币以上，比市场上的有线适配器贵1倍以上。WPC副主席邓蕴美解释道，造成目前价格较高的原因是无线充电要考虑兼容，为此很多厂商做了大量设计和测试，因此不能以有多少元器件来衡量成本。另外，无线充电还执行严格安全的认证，这也要体现在成本中。

但是无线充电的成本将来还是有下降的空间，因为如果电器都用无线充电，一个无线充电器可以给多个设备充电，省去了大量充电器和电线，实际上为消费者节省了费用。

另外，无线充电对于中国来说也是巨大的机会，可为中国的技术、设计和制造带来机会。无线充电的生态系统是1350亿美元的市场，随着量上去，随着技术、制造的创新，价格会下来。尤其用户体验单一的，例如配合手机的产品成本会下来。如果需要较高的用户体验，例如效率提高，特性比较丰富的产品，价格会较高，因为诸如医疗设备不会为价格而牺牲准确性和质量。

8 无线充电的四要素

总之，安全、成本、效率和方便性是无线充电的四要素，需要综合打分，将来看用户的选择。目前无线充电设备的效率为75%左右。如果低于70%，发热会较明显。在日本，无线充电设备上市之前，产品不仅通过要国际标准、运营商测试，相关主管部门还出台多项标准，其中之一是不能对人体植入设备产生影响，例如日本上市的产品不能对起搏器由影响。

无论是解决发热还是提高系统性能，取决于相关的解决方案的实施。中国市场对发热和成本很关注。对于发热，如果采用额外的隔离层效果会很好，不过会使成本相应地增加。

参考文献：
[1]Electromagnetic fields (EMF)[R/OL].http://www.who.int/peh-emf/en/
[2]王国辉.无线充电技术及其特殊应用前景[J].电子产品世界,2014(7):21
[3]Shi Z.无线充电器技术和解决方案[J].电子产品世界,2013(11):43
[4]李健.无线充电收获季节即将到来[J].电子产品世界,2012(6):25
[5]Bastami S.磁感应或磁共振，哪个更适合于无线充电 [J].电子产品世界,2013(6):34
[6]王莹.无线充电动向[J].电子产品世界2011(11):23