新華網 正文
迎來春天前 無線充電還有這些事要解決
2020-09-02 07:55:31 來源: 科技日報
關注新華網
微博
Qzone
圖集

  隨著物聯網、可穿戴和便攜式設備的發展,人們對于智能電子産品的依賴性越來越高。然而雜亂的充電線時常會讓消費者感到頭疼,頻繁插拔線材對充電接口也會造成一定損傷,于是人們開始尋求新的充電方式來改變這一狀況。當下,越來越多的電子設備開始採用無線充電技術。

  日前,小米十周年發布會上發布了小米10“超大杯”係列,將無線充電的功率提升至50W,理論上通過無線充電花40分鐘即可將手機電量充滿。同時,小米還推出了兩款無線充電配件産品,以配合手機的使用需求。利用無線充電技術強勢吸引眼球的並非小米一家,在今年華為、三星等發布的新品中,也能不斷看到無線充電技術的身影。

  那麼,無線充電的基本原理是什麼?有線充電與無線充電對硬件的性能有什麼不同的要求?隨著無線充電技術的發展,未來有線充電會被完全取代嗎?就此,科技日報記者採訪了國內有關專家。

  通過電磁感應給手機無線充電

  簡單來看,無線充電技術是一種非物理接觸的電能傳輸方式,對于充電器的位置沒有限制,使用時只需將移動設備放置在充電板上即可完成充電。

  當前,無線充電作為一種便攜式的充電方式,已被應用到了生活中的諸多領域,適用范圍主要包括各種小功率電子設備,例如手機、平板電腦、電動牙刷、手環、電子手表、電子眼鏡等。

  在公共區域,無線充電技術還常被用來提供公益性或租賃式充電服務,並將成為未來生活中重要的應用場景,例如讓電動汽車擺脫粗重的充電線纜,實現隨時隨地充電。

  那麼,該技術究竟是如何完成充電的?“無線充電技術最早起源于1890年尼古拉·特斯拉的無線電力輸送設想,主要理論基礎是電磁感應,簡單可以理解為‘電生磁、磁生電’原理。”廈門大學信息學院副院長洪學敏教授説。

  洪學敏以手機無線充電器為例解釋説,無線充電器中有一個磁芯,外面繞有線圈,充電器內部的電流通過線圈時會産生感應磁場,而電磁場能夠進行空間傳播。同時,手機中也有一個相應的接收線圈,在一定空間范圍內,能夠接收到充電器發出的電磁場,再經過一定的電路處理,就可以給手機充電了。

  隨著充電技術的不斷發展,現在通過磁共振、電場耦合、無線電波傳輸等方式也可以實現無線充電,不過專家認為,當前主要的幾種無線充電方式各有利弊,近乎完美的無線充電方式還沒出現。

  “電磁感應式是目前發展最為成熟、可以大規模普及的一種方式,它對于環境的適應能力比較強,而且已經實現了商業化和産業化。”華東師范大學通信與電子工程學院、上海市多維度信息處理重點實驗室李慶利教授介紹説,這種方式採用的電磁波頻率較低,遠場區域僅存在少量電磁波,因而對其他設備不會造成太大的電磁幹擾。但是,這種方式的充電效率較低,較難滿足大功率電器的充電需求。

  此外,磁共振無線充電方式具備傳輸距離遠、可以一對多無線充電等優點,適合未來在新能源汽車無線充電、公共場所無線充電熱點布置等應用場景中推廣使用,但是技術發展還不夠成熟。同時,無線電波式、電場耦合式的無線充電技術在未來的産業化應用場景,也需要進一步探索。

  用電更安全、防水防潮性更好

  據專家介紹,有線充電和無線充電的區別不僅僅在于充電方式的差異,二者對電子設備的硬件性能也有著不同的要求。

  科技日報記者了解到,有線充電目前十分成熟,硬件上只需要相應的接口和電源管理接口電路。而無線充電相比有線充電對設備硬件性能要求更高,由于充電方式不同,其充電器和接收器都需要重新設計。

  “比如手機、智能穿戴等電子設備一般包含中央處理器(CPU)、數字信號處理(DSP)等運

  算處理芯片,無線充電的高頻交變電場可能會對這些芯片産生一定程度的幹擾,在設計上需要加強對交變電場的屏蔽措施,或採用具有更高抗幹擾能力的芯片。”李慶利説。

  洪學敏也指出,無線充電目前還存在功率損耗方面的問題,充電時容易産生不必要的熱能,使得充電過程中電子設備的溫度明顯上升,因此設計無線充電類型的産品,需要選取耐熱性能比較好的電池。

  無線充電技術逐步走向成熟,也給電子産品帶來了新的變化,使得新型電子産品具備了更多的新優勢:首先,無線充電技術解決了當電子設備過多時,消費者手中線纜過多的問題;另外,免插拔設計的電子産品具有較高的用電安全性,可避免電源線腐蝕老化帶來的漏電風險;設備密封性好,具有較好的防水防潮能力,在潮濕或易積水場合也能安全使用。

  “無線充電技術極大地滿足了人們對電子設備便攜性、高效率等品質的追求,可以説無線充電技術是未來的主要趨勢。”李慶利説。

  完善用戶體驗是全面普及的關鍵

  雖然與傳統的有線充電方式相比,無線充電技術具有諸多優勢,但是該技術誕生至今並沒有全面普及,個中原因既包括當前技術上的限制,也不乏人們對無線充電技術存在認識誤區。

  “無線充電設備需要內置充電線圈,這造成便攜式設備體積相對有線充電方式的要大,同時增加了産品的成本,用戶接受度差。此外,實際使用過程中,無線充電的功率仍然較低,也使得用戶體驗較差。”洪學敏説。

  同時,記者還了解到,人們對于無線充電依舊存在一些顧慮,例如電磁輻射等。對此,北京工業大學應用數理學院周洪直副教授曾在一次採訪中指出,給手機無線充電會産生一定的輻射,但在産品有質量保證和正確使用的前提下,這種輻射對人體幾乎沒有危害。

  “未來,要實現無線技術的完全普及,還需要學術界和工業界一起攜手進行技術上的突破。”李慶利建議,從技術角度看,可以研究減小接收端線圈體積的方法,嘗試設計新材料線圈;研究提高充電效率的方法,縮短充電時間,比如從充電波形、電路設計、線圈新材料選擇、提高電池充電電流等方面考慮;鼓勵廠商形成相關産業聯盟,並嚴格按照國家標準進行設計和生産,嚴格控制産品質量,防止出現充電安全事故給用戶造成損害。

  洪學敏則認為應當進一步完善相應無線充電國家標準,建議國家給予更多政策支持,推動産學研相結合。同時,應大力宣傳無線充電的安全性及優點,使用戶逐漸消除對無線充電的誤解。(記者 謝開飛 通訊員 歐陽桂蓮)

【糾錯】 責任編輯: 楊婷
加載更多
重慶仙女山機場正式開始校飛
重慶仙女山機場正式開始校飛
武漢江漢方艙醫院正式關艙拆除
武漢江漢方艙醫院正式關艙拆除
克什克騰風光
克什克騰風光
吉林琿春:邊境村發展特色鄉村旅遊
吉林琿春:邊境村發展特色鄉村旅遊

010030090950000000000000011199701126441477