摘　要：面向数字终端的智能无线充电技术是目前各行各业广泛关注的一种新型电能传输技术。本文介绍了目前无线充电技术的研究现状，主要针对三种主流技术：电磁感应技术、电磁共振技术、射频识别技术无线充电方案的原理及优缺点进行了阐述和比较，最后结合最新数据，展望智能无线充电在电动汽车、医疗设备、智能穿戴、智能家居市场的发展前景。
关键词：无线充电　电磁感应　电磁共振　射频识别
     
随着科技的发展，电子产品迅速普及，面对身边手机、数码相机、蓝牙耳机、Pad等数字终端的不同种类的充电器和充电线，看起来杂乱无章，用起来也非常不便。人们对充电技术的需求，逐步向智能便捷、简单通用、节能环保的方向发展。从而应运而生的面向数字终端的无线充电技术，无需人工线缆的连接即可自动对电子设备智能充电。一方面能让产品消费者摆脱各种充电线缆的困扰；另一方面,也能解决数字终端充电器的通用性问题^[1]。如同WIFI一样，消费者既可以在家里、地铁、机场等公用场所进行便捷无线充电，避免了型号不匹配无法充电的现象。
 
1　无线充电技术研究现状
目前的无线充电技术还不算成熟，标准也尚未统一，还达不到上述的理想状态。业内主要有三大充电标准，分别是WPC公司的QI标准、PMA公司的Power2.0标准和A4WP公司的Rezence标准^[2]。目前，研发的无线充电技术种类很多，但主流技术有三种：电磁感应、电磁共振、以及射频识别式方案。其中，WPC和PMA暂时是基于电磁感应技术，A4WP是基于电磁共振技术，射频识别无线充电方案虽然目前没有成型的产品问世，但其却有着比前两种技术方案更广泛的应用前景。整个全球无线充电市场未来将高速发展，根据全球著名研究机构ISH的13份报告分析，在未来的4年里，整理无线充电硬件市场产值将翻10倍。例如，2014年5月推出的LG G3，5天内销售了10万部，这么惊人的销售数据，在于它的无线充电保护壳，带有圆孔显示的Quick Circle。
 
2　无线充电技术原理
无线充电式充电器和数字终端各含一个线圈，发射端把电能通过发射线圈转换为磁场，发射线圈的磁场穿过接收端的线圈，在接受线圈中将产生电场，最后通过接收端输出电能给数字终端设备充电，具体原理如下^[3]。
2.1　三种无线充电技术原理
2.1.1　电磁感应技术
基本原理如图1所示，由发射线圈和接受线圈组成，Cp、Cs分别为发射端和接收端补偿电容，Lp、Ls为两端电感，M为两线圈的耦合系数，发射线圈的固有谐振频率为fp= ；接收线圈的固有谐振频率为fs=，根据谐振原理及磁耦合原理，当两线圈靠近，耦合系数高，充电效率也会提高^[4]。


图1 LC电磁感应技术示意图
信息传送是通过信号的调制解调进行实现的。首先将模拟信号通过A/D转换，然后编码、调制、发送、解调、转换等过程进行通信。
2.1.2　电磁共振技术
电磁共振技术也是LC谐振原理和磁场耦合原理，只是发射端和接收端的功率信号要求会很高，要求都工作在谐振点，且频率相同（即共振），电磁共振的能量传输距离稍远一点，但能量的传输频率会高很多^[5]。
2.1.3　无线射频识别技术
该技术除上述模块之外，系统需要有驱动模块、RFID读写模块、MCU模块等，对每个无线充电设备嵌入RFID电子标签，读写器通过射频信号同电子标签进行通信，保证被充电设备与充电系统的完全分离，实现能量的高效率无线传输，达到了真正的智能无线充电技术的标准。
2.2　三种无线充电技术比较                            表1 三种技术优缺点的比较

	电磁感应	电磁共振	射频识别
优点	1、  适合短距离接触充电； 2、  转换效率高（65%-75%） 3、  成本低	1、  适合远距离充电； 2、  充电位置相对自由； 3、  可有几个充电对象。	1、远距离充电可靠性高； 2、充电允许空间大； 3、可有几十个充电对象。
缺点	1、  充电距离短； 2、  充电位置受限； 3、  金属导体会感应发热	1、  安全遭受质疑； 2、  成本相对较高； 3、  效率低（50%-60%）。	1、安全与健康遭质疑 2、成本高

 

3　智能无线充电发展前景

如何让无线充电技术朝着距离化、高效化、便捷化发展是今后需要重点研究的方向。如今成型的无线充电产品几乎大多数都是为智能手机等小型电子产品服务，并且均采用电磁感应技术。从目前的产品出现的弊端，可以推断电磁共振和射频识别技术有着广阔的发展空间。就目前市场的最新数据，可以得出智能无线充电技术正飞速进入以下几个市场。
电动汽车市场：汽车不同于手机，电动汽车队无线充电的功率需求更大，目前很多厂家在研究大功率的无线充电，特别是汽车及家电厂商，将来一旦可以产品化，将是无线充电行业一次质的飞越。
医疗装备市场：智能无线充电技术的运用可以使急救装备始终处于供电充足的状态．提高了急救装备在恶劣环境下的电气安全，为急、危、重患者和突发事件伤员的救护提供了有力的保障。
智能穿戴市场：无线充电技术已经潜移默化的加入了智能穿戴行业中，正如尽管目前苹果的iWatch还没有出来，但这两款产品一定会带无线充电功能，这也是智能穿戴产品的一个趋势。
智能家居市场：智能家居是物联网的产物，但最终都是朝着无线化发展，无线充电是期中必备的技术之一。智能家居和无线充电两大领域一旦完美结合，势必进一步改变人类的生活。
 
4　总结
随着人们生活水平的提高，数字终端飞速发展，在未来的各种场合，智能无线充电技术势必要扮演着重要的角色，为人类服务。就目前市场研究情况看出，无线充电技术发展尚未成熟，技术标准没有统一性，成型产品在距离、效率、发热等方面存在了弊端，是今后需要研究的重点。
 
参考文献：
[1]谭建军,吴兴权. 智能微型充电器的开发与应用[J].湖北民族学院学报:自然科学版,2002(4).
[2]张益铭. 无线充电技术标准浅析[J].数字技术与应用, 2013(4).
[3]丁炜. 脉冲强磁场测量系统的研究与实现[D].武汉:华中科技大学,2006.
[4]翟渊,孙跃,戴欣,等. 磁共振模式无线电能传输系统建模与分析[J].中国电机工程学报, 2012(12).
[5]张小壮. 磁耦合谐振式无线能量传输距离特性及其实验装置研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2009.