基于充电像连WiFi的超声波无线充电技术研究

夏铖

摘 要：未来的前景：每个人的手机上，只需要有个充电的APP，就可以实现充电像连WiFi超声波无线充电，网上付费。随时随地，不受环境限制。本文主要根据充电像连WiFi的超声波无线充电技术的研究进行归纳出手机充电像连WiFi超声波无线充电技术原理与手机充电像连WiFi超声波无线充电技术的标准等相关的内容。

关键词：无线像连WiFi;超声波;无线充电;技术

引言

2017年年初三星Galaxy S8发布，其亮点功能之一便是充電像连WiFi超声波无线充电。三星Galaxy S8搭配了折叠式充电像连WiFi超声波无线充电器，利用充电像连WiFi超声波无线充电，三星Galaxy S8的电量能被很快充满。但一个尴尬的事实是，充电像连WiFi超声波无线充电仍然只是少数厂商的坚持。不过在三星坚持的同时，苹果也暴露了布局充电像连WiFi超声波无线充电的野心，两大巨头的不谋而合，很可能在这个尚未被重视的领域再次开战。

就目前手机行业现状来说，充电像连WiFi超声波无线充电尚未大面积流行，没火的原因并不是因为充电像连WiFi超声波无线充电没有搭载的必要，而是现阶段该技术还存在诸多短板。三星的充电像连WiFi超声波无线充电方案已经达到了手机充电像连WiFi超声波无线充电领域最为前端的水准，但仍需要在技术方面得到质的飞跃。

1手机充电像连WiFi超声波无线充电技术原理

充电像连WiFi超声波无线充电的原理就是利用电磁波感应，其过程类似于变压器通电，在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池充电。充电像连WiFi超声波无线充电技术的原理研究可以追溯到19世纪30年代，科学家迈克尔·法拉第首先发现了电磁感应原理，即周围磁场的变化将使电线中产生电流。到了 19世纪 90年代，爱迪生光谱辐射能研究项目的一名助手，伟大的科学家 尼古拉·特斯拉证实了无线传输电波的可能性[1]。

现阶段充电像连WiFi超声波无线充电存在四种不同的商用技术：电磁感应技术、无线电波技术、电磁共振技术、电场耦合技术，主要用在手机充电像连WiFi超声波无线充电的技术是电磁感应技术和电磁共振技术。当然无线供电在以后的家电，以及发展势头正猛的电动汽车上也有比较广阔的前景。一旦充电像连WiFi超声波无线充电突破技术壁垒，在保证转化率、安全性、易用性的同时，高效快速的充电就会像科幻小说《三体》里描述的那样，给人类带来生产力的进一步发展。在这里，我们单说一下关乎手机充电的电磁感应、电磁共振。

1.1电磁感应式充电

初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端。目前最为常见的手机充电像连WiFi超声波无线充电解决方案就采用了电磁感应，手机充电像连WiFi超声波无线充电使用的充电座和终端分别内置了线圈，二者靠近便开始从充电座向终端供电。为提高供电效率，需要使线圈之间的位置对齐，不产生偏移。

现阶段电磁感应充电像连WiFi超声波无线充电相对于磁场共振充电能够拥有更高的转化率，充电转化率可达80%左右，目前该技术被广泛的运用到了手机充电像连WiFi超声波无线充电领域。但这种方式的充电像连WiFi超声波无线充电技术也存在比较明显的弊端——传输距离短、位置要求严格。现阶段上市的充电像连WiFi超声波无线充电手机，都需要手机与充电板接触才能进行充电像连WiFi超声波无线充电，而且对放置位置有着极为苛刻的要求。

1.2磁场共振充电

该系统由能量发送装置和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量。例如将两个铜线圈作为共振器，发射端以10MHz频率振动，周围会发散出电磁场，而接受端需要同样以10MHz频率振动，才能接收到这个传递过来的能量。

2手机充电像连WiFi超声波无线充电技术的标准

2.1Qi充电像连WiFi超声波无线充电标准

采用电磁感应技术，所以这种充电像连WiFi超声波无线充电标准最大的问题就是刚才提到的那些，其技术实现需要用户将终端对准充电像连WiFi超声波无线充电的基座，发射端与接收端精确对准才能进行充电，而且传输距离限制较为严苛。

PMA充电像连WiFi超声波无线充电标准是由Duracell Powermat公司发起的，而该公司则是由宝洁与充电像连WiFi超声波无线充电技术公司Powermat合资经营，拥有比较出色的综合实力。推动PMA普及的是拉动战略，即通过企业支持制造消费者需求，星巴克在连锁店支持这种充电技术就是一个范例。

2.2PMA充电像连WiFi超声波无线充电标准

同样也采用了电磁感应技术，与Qi标准在技术方面的区别在于Qi使用的电磁波频率是100-205kHz，而PMA则使用频率为277-357kHz的电磁波。所以兼容PMA和Qi两种充电像连WiFi超声波无线充电协议在原理上并不存在冲突。

2.3A4WP充电像连WiFi超声波无线充电标准

由美国高通公司、韩国三星公司以及Powermat公司共同创建的充电像连WiFi超声波无线充电联盟创建。目标是为包括便携式电子产品和电动汽车等在内的电子产品充电像连WiFi超声波无线充电设备设立技术标准和行业对话机制。A4WP充电像连WiFi超声波无线充电标准采用磁场共振充原理，所以采用此标准的充电像连WiFi超声波无线充电装置可以拥有较为宽松的距离限制，并且可以实现一对多充电。

2.4AirFuel Alliance则是PMA与A4WP融合后的产物

美国媒体称，A4WP和PMA两大阵营宣布，将相互兼容对方的充电像连WiFi超声波无线充电技术标准，并且基于两大标准的充电像连WiFi超声波无线充电设备，均可兼容对方标准的手机。

WPC也并没有止步不前，WPC与PowerbyProxi、德州仪器签订了协议，预备建立属于自己的磁共振充电解决方案，同时也吸引了包括Verizon Wireless、高通这样的企业加入。对于普通消费者的我们来说，充电像连WiFi超声波无线充电的标准当然是越统一越好，这样市面上的充电像连WiFi超声波无线充电设备才能大规模的相互通用，带来的便利也更加显而易见[3]。

结语

近几年快速充电技术发展的推动力之一。显然，随着技术壁垒不断突破，手机充电像连WiFi超声波无线充电功能将是手机产业发展的绝佳爆点之一。同时，由于现阶段存在诸如传输距离短、相对位置要求严苛的短板，手机充电像连WiFi超声波无线充电仍有较为广阔的发展前景。可见，一旦充电像连WiFi超声波无线充电技术得以完备，手机充电像连WiFi超声波无线充电功能就会大面积普及。

参考文献：

[1]试论无线传感器网络中分布式定位算法的研究与实现[J].杨慧.科技创新与应用.2017（13）.

[2]基于蜂窝结构的混合无线传感器网络覆盖优化算法[J].张清国，李世顺，赵甫哲，崔建群.小型微型计算机系统. 2016（12）.

[3]无线充电与超声波原理分析[J]. 蒋文贤，缪海星，王田，赖永炫，王国军，贾维嘉.小型微型计算机系统.2017（03）.