無線接口能量傳輸變得越來越普及，例如無線耳機和電磁爐等。然而，這項技術究竟還能給我們帶來多少便利？我們能否在不插電的情況下為汽車充電，或者如何實現在不通過電塔和溝渠就把電力傳輸到偏遠地區?

無線供電的主要形式有兩種

1. 通過在發射器和接收器之間形成電場或磁場來實現緊密耦合，將能量從一邊傳遞到另一邊。某些緊密耦合的功率傳輸方案使用電場耦合兩個電極。但在更普遍的情況下，比如電磁爐、電動牙刷和手機充電器及其他產品會在發射器中產生電磁場，然后利用這個電磁場在附近的接收器中生成感應電流，從而為電池充電等等。

2. 輻射耦合，它涉及將能量束(通常以高頻無線電波的形式)引導傳送到接收器，接收器捕獲盡可能多的能量。

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汽車無線充電應用

隨著電動汽車無線充電標準的制定，我們看到了更大的挑戰。Molex莫仕最近針對汽車企業的一項調研顯示，有36%的受訪者認為到2030年無線充電將成為標準功能。在手機中充電速率以數十瓦為單位。然而，電動汽車(EV)需要達到50KW至250KW充電速率，才有可能替代內燃機汽車進行長途行駛。確保地面上的傳輸線圈與汽車下方的拾波線圈之間的對準非常重要。由于對準不良而造成的傳輸損耗有百分之幾，這就意味著數百瓦的功率會損耗，成為充電器的傳輸線圈與車輛的接收器之間接口中的無用熱量。

電動汽車無線充電車道的概念

SAE International國際自動機工程師學會已經發布了一項標準“J2954_202010”，以解決汽車無線充電的諸多問題。它建立了用于輕型插入式EV汽車的無線電力傳送系統的互操作性、電磁兼容性、EMF、性能、安全性和測試標準。該規范旨在用于固定式充電應用，將來可能會考慮動態應用。以目前的形式，它僅限于地面上的充電墊，不包括嵌入式安裝的充電設備。 SAE J2954標準還定義了一種對齊方法，該方法將幫助駕駛員將其車輛與充電板對齊，以確保實現高效的能量傳送，以及建造相關設施用于未來有可能的自動充電操作。但是，如要要實現簡單快速的無線充電，以取代將汽車插入汽油泵一樣的常規用戶行為，就需要精良的工程設計和大量用戶規范操作。

迄今為止，在汽車中為手機進行無線充電可能是無線電力傳送發展前景不明朗的最好例證。僅當手機準確放在特定位置時才能使用無線充電，以確保發射器和接收器線圈之間的穩固對準。

各種形式的充電墊，從左到右：無線充電架，無線充電墊和無線充電杯

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手機無線充電應用

手機用戶是比較挑剔的，這就是為什么最新的智能手機的外殼后部具有如此強的磁鐵，以便輕松快速地對齊。但是，這種無線充電仍然不足。用戶更希望能夠在指定空間的任何位置為設備充電，而無需緊貼精確對準充電線圈。由Molex Ventures投資的初創企業Ossia通過使用類似高級WiFi和5G系統中使用的MIMO天線陣列的方法來做到這一點，即使設備不在發射器的視線內，也可以將能量發射到設備上。

在Ossia的方法中，電力發射器會從天線發射出常規信號，以使其與附近的任何兼容設備同步。然后，每個接收器都發回一個信標信號，表明其存在和需求。功率發送器測量每個信標信號的相位，并使用該信號確定功率發送方向，以實現最有效的能量傳輸。

這種方法適用于單天線發送器，但具有多個天線的功率發送器可以測量到達每根天線的信標信號的略有差別的相位，從而更準確地建立最有效的傳輸路徑。然后，功率發送器可以調整每個天線的相位和功率輸出，將相干的能量束導引傳送到接收器。而且這條路徑不必在視線范圍內——如果受電設備發送的信標信號在通往發射器的途中被墻壁彈回，則功率發射器會導引其能量束沿著相同的路徑回來。

功率發送器還可以為一個空間內多個設備進行無線充電，該空間中的每個接收器都測量其需要的功率，并將此信息作為請求發送給功率發送器。然后，功率發送器比較來自它正在服務的接收器的所有請求，并且根據需求向每個接收器分配無線電力脈沖。 Molex Ventures公司認為這種方法前景光明，一旦能以這種方式傳送能量，人們就可以重新考慮如何在環境中為設備供電。充電方式從無線充電變為無線供電。例如，天花板煙霧報警器將永遠不需要新電池了，而掃地機器人也無需返回充電站，也可繼續執行清掃任務。

如果可以在限定范圍內的任何地方以無線方式為設備供電，那么我們可能會看到人們的行為發生變化，新的機型也會涌現，就像從固定電話發展到智能手機時的情形一樣。

最終，這一變化將伴隨著配套技術的發展，例如支持對準的傳感器，或有助于大功率充電的熱管理解決方案。為通往一個聯系日益緊密但不受束縛的世界提供一條道路。

責任編輯：haq