无线充电技术发展及管理现状

杜 昊，宋金颖

（国家无线电监测中心检测中心，北京 100041）

0 引言

无线充电技术（wireless power transfer，WPT）自19世纪就开始发展。由于电能传输效率较低，一直不能满足实际应用需求，2007年，美国麻省理工学院在非波束无线充电技术方面取得了突破性进展，使得无线充电技术得以应用发展[1]。如今，WPT技术已经发生了很大变化，有射频波束、磁场感应、共振传输等多种技术。WPT的应用也已经扩展到移动和便携式设备，家用电器和办公设备，以及电动汽车等。

1 无线充电技术发展现状

按照能量传输方式，无线充电技术可分为两大类：波束无线充电技术和非波束无线充电技术。通常而言，波束无线充电属于远场辐射式，电能传输的空间灵活性较高，传输距离较远，但是由于各种波束自身特性的原因，存在各种不同的问题。目前的技术发展还不够成熟，尚处于研究阶段，主要有微波辐射、激光辐射、超声波等方式。非波束无线充电属于近场耦合式，包括电磁感应、电容耦合、磁耦合谐振等无线充电技术。在电能传输的空间自由度上不如波束无线充电方式，电能传输效率也随着距离的增加衰减地较快，但是相关研究积累较多，比较成熟，在实际应用中较为广泛，目前已有正式的商用产品投入市场[2]。

2 无线充电技术应用情况

2.1 整体情况

从全球无线充电技术市场调研情况来看，随着应用无线充电技术的设备数量不断增加，消费者对WPT设备的需求也每年都在增长。根据国际咨询公司IHS的市场预测，2020年WPT设备的数量将超过10亿台。

近年来我国无线充电技术的专利申请数量逐年递增，尤其是2016年以后，无线充电技术的专利申请数量急速上升。结合我国无线充电技术发明专利申请人情况可以看出，三星、高通、LG、苹果、中兴、维沃、联想、华为等国内外各大电子通信厂商都在全力积极部署无线充电技术板块[3]。目前，无线充电产业供应链相关的部分企业如表1所示。

表1 无线充电产业供应链相关的部分企业

目前，国内比较大的知名品牌多选用国外厂商的无线充电芯片，国内厂商生产制造的芯片多用于各种中低端产品中。但随着我国无线充电技术产业的不断发展，国内厂商的各种无线充电产品也正在逐步渗透市场。

2.2 设备种类

由于波束无线充电技术尚处于技术研究阶段，当前市场上在售的各种无线充电产品，基本上采用的都是非波束无线充电技术，分为移动便携式非波束无线设备、家庭办公电器类非波束无线充电设备、以及电动汽车非波束无线充电设备。其中，移动便携式非波束无线充电设备是应用得最为广泛的设备。目前市场上已经有大量的智能手表、智能手机等移动便携式非波束无线充电设备，其充电功率一般不超过30 W，多在10-20 W左右。家庭办公电器以及电动汽车的充电功率要求更大，在产品设计时的难度也更高，因此，这两类产品在我国，以及日、韩等国基本还处于产品研发阶段，没有正式商用。我国市场上目前也只能找到投影仪、音箱等充电功率在30 W以下的产品。

3 无线充电设备管理情况

目前，国际上针对WPT设备的管理方式及限值规定主要有以下四种：

一是按照短距离设备（SRD）管理，例如欧盟。欧盟WPT设备目前采用的测试标准为EN 300 330，WPT设备被当作短距离设备来管理。但是在新的无线电设备指令（RED）中，WPT设备被当作一种新的设备类型来管理，测试标准为EN 303 417，但目前该标准尚未正式发布实施，因此，WPT设备依然按照SRD设备来进行认证。

二是将WPT设备作为新的无线电设备种类单独管理，例如日本。2016年3月，日本发布针对使用400 kHz、6.78 MHz、2.4 GHz的无线充电移动设备的“类型规范”开始生效。新规则提供了允许未经许可的设备安装规格，符合“类型规范”的系统可以随处使用。在日本的无线电规则中，对于传输功率不超过50 W的任何无线电发射装置，不要求管理者赋予操作许可。

三是按照工业、科学、医疗设备（ISM）管理， 例如韩国。在韩国，WPT设备均被视为ISM设备，并且规定了相应频段的辐射限值。

四是针对不同的功能来按照不同类型的设备管理，例如美国。美国联邦通信委员会（FCC）有关文件已经作出明确要求，凡是工作在9 kHz以上的WPT设备，属于故意发射设备，根据WPT设备是否具有无线通信功能，决定是否同时或单独遵循FCC PART 15和PART 18 相关条款的限值。

中国目前尚未出台明确针对WPT设备的管理办法，暂时按照其工作频率所对应的设备的管理办法进行管理。目前，我国市场在售的WPT设备工作频率在100 kHz-190 kHz范围内的，按照我国微功率（短距离）A类设备进行管理；工作频率在6.78 MHz频段范围内的按照我国微功率（短距离）C类设备进行管理；工作频率在315 kHz-1 MHz频段范围内的按照我国微功率（短距离）D类设备进行管理。

表2 主要国家和地区适用于移动和便携非波束WPT设备限值

从表2列出的各国限值可以看出，在10 0 -190 kHz的频段范围内，我国规定的辐射发射限值要高于其他国家。

此外，目前还存在某些国外厂家采用900 MHz、2.4 GHz或5.8 GHz用于射频无线充电技术，其限值管理可参考美国（FCC PART 18）或欧盟（EN 300 417、CISPR 11）相关规定[4]。

4 结束语

当前，无线充电技术还处在不断发展的阶段， 但是市场上各类电子产品的应用需求，以及消费者的体验期待正不断提升。国内外对无线充电技术的各项研究也在不断进行中，为将来无线充电产品的大规模应用打好基础。国内在无线充电技术管理方面，还需进一步出台更加明确的规定和说明。