隔空取电成为现实，世界正在走向无线世界

科技日新月异，人们日常接触的电子物品数量持续增加，各类设备广泛分布，由此产生了频繁需要补充电力的状况。为了应对这种需求，一种能够实现便捷无线供电的技术应运而生。

早在世纪之前，人类就曾构想着类似当今连接无线网络的方式去探寻能量来源，进而达成无线获取电力的目标，这种想法长期停滞不前，如今，无线供电的蓝图已变为现实，并且正逐步融入我们的日常。现在，全球正转向无线化，这种充电方式给人们带来了极大的便利，并且正变得越来越经济实惠和值得信赖。

特斯拉和无线充电

事实上，无线充电并非新近出现的科技。早在1890年，塞尔维亚血统的美国物理学家和电气工程师尼古拉·特斯拉就构想了无线送电，发明了特斯拉线圈，从而开启了电力无线传输的新纪元。

无线充电的操作原理并不繁难kaiyun官方网站登录入口，具体而言，当电流通过线圈时会形成磁场，邻近该磁场的另一线圈因此感应出电流，这样便完成了电能的无线输送。实际上，任何需要用电的场合都具备无线传输的可行性开元棋官方正版下载，只是因为转换效率不高和造价昂贵，在过去难以付诸实践。

受无线传输理念启发，1891年，在J.P.摩根的支持下，特斯拉着手验证无线供电方案，借助电磁感应机制，他实现了非接触式点亮电灯，为此在纽约长岛建造了巨型高压设备——沃登克里弗塔，该设施亦被称作特斯拉塔。这座塔的宗旨是打造全球范围电力传输的示范工程，但最终因财政困难，相关计划被迫中止。

21世纪以来，无线输电技术开始获得实质性的发展，这是源于无线通信行业应用的迅猛提升，催生了对输电充电技术进行实际应用的迫切要求，进而带动了无线输电技术和应用领域的显著进步。

2007年6月，美国麻省理工学院马林·索尔贾希克领衔的科研小组，成功研发出一种无线供电设备，该设备能够点亮相距7英尺即2.1米远的60瓦灯泡。这一技术突破，在无线能量传输界引起了广泛关注和讨论。

2010年往后，无线电力传输技术开始真正投入实践，在个人设备、电动载具、家庭自动化、智能配件等使用场景上获得了显著成效。

例如，2014年4月，美国Ossia公司的Cota技术实现了重大进展，能够在12米范围外为智能手机进行全方位供电。2014年11月，美国WiTricity公司的磁共振技术充电范围扩展至2.4米，能够同步为多个设备进行远距离供电。二零一五年十一月，美国Energous企业公布了射频变直流整流芯片的样片，能够为微型可穿戴设备以及物联网设备提供能量，支持十瓦功率、四点五七米传输距离的无线充电功能。二零一六年三月，美国华盛顿大学开发出一种名为“Passive Wi-Fi”的技术，该技术能够与三十米远的Wi-Fi设备建立连接，并且这一创新成果被《麻省理工科技评论》选为“二零一六年度十大科技突破”。

2016年4月，特斯拉的无线充电方案“免插充电系统”正式上市。这套设备适用于全部特斯拉汽车。它的充电速率能够媲美7.2千瓦的二级线圈充电站，每经过一个小时，可以提供大约32千米的续航能力。

二零一七年，苹果企业成功研发了移动设备无线充电功能。值得注意的是，促进能量无线传输技术进步的最大驱动力，源自便携式通信工具如智能手机、平板电脑、个人音乐播放器、数码相机以及便携式电脑等产品的应用需求。虽然苹果的无线充电并非超距离传输，但借助无线充电的商业化运作，手机电池供电方式由此开启新阶段。现在，手机的无线充电已经十分普遍，有线充电逐渐被无线充电所取代。

此外，2019年特斯拉推出了一款针对手机充电的车载设备，这款配件能够安装于Model 3中控屏幕下方，借助USB端口接通电源，即可同步为两部手机实现无线充电功能。到了2021年1月，小米则推出了无线充电技术，这项技术能够覆盖数米范围，为5瓦功率的设备进行远距离充电，并且可以同时为多部手机提供能量供应。除手机外，无线充电桩还支持智能手表、手环等设备的充电需求。

汽车无线充电还会远吗？

无线充电改变了电子产品的充电方式，提升了使用的便利性，例如手机、电脑和相机等设备。对于电动汽车行业而言，无线充电则带来了全新的变革，甚至可能成为推动整个市场发展的核心动力。电动汽车通过无线充电技术，无需外接电线，从而消除了漏电和电量损耗的风险。此外，无线充电还可以将供电设备和变压器安装在地下，使得车辆能够在停车场或路边专用充电区域进行便捷的充电操作。

现在，电动汽车的“续航担忧”仍然是一个尚未克服的难题。当气温下降导致电量减少，或者打算进行长途旅行时，电动汽车使用者的“续航担忧”会变得格外明显。在互联网上，关于节假日高速公路服务区充电等候，以及凌晨四点起床争抢充电桩等现象的讨论引发了广泛关注。这种担忧类似我们时刻担心手机电量不足，然而与手机充电的担忧有所区别，假如家中和办公地点均配备充电设备，随身携带移动电源，周边的商场和餐馆也设有公共充电站，那么对于手机电量的担忧便会显著降低，甚至完全消除。但电动汽车的持有者却普遍感到忧虑，这主要是因为车辆能源补充的便捷程度远不及手机充电。

不过，倘若道路支持电动汽车无线充电，长期困扰电动车的续航难题或许就能轻松解决。一种常见办法是在路面设置能量传输设备，同时让车辆底部安装接收装置，如此一来，当车辆行驶至对应路段时，便能接收设备传输的能量，从而实现补能。依照该准则，倘若所有高速公路及城市要道均安装此类电力传输设施，那么行驶中的汽车便能够同步进行能量补充。

许多电动车辆制造商都在研究这项技术投入实际应用的前景。比亚迪在2005年12月就提交了无线充电设备的相关专利申请。2012年7月，比亚迪将一款搭载最新无线充电装置的纯电动公交车出售给了犹他大学。这款电动巴士由犹他州立大学能源动力学实验室的一位负责人主导研发而成。司机将巴士停在充电垫上，经历数分钟的等待就能充满电。

有两家研究新一代无线充电技术的企业，分别是WiTricity和富尔顿科技，它们都获得了众多主流电动车厂的认可，成为其合作伙伴。WiTricity公司成立于2007年，专注于无线充电技术的市场化推广。该公司开发出一种无需线缆的电动汽车充电设备，外形像半米宽的圆形板子，安装在车库地面。当电动汽车驶上这个板子时，便能够自动完成充电过程。

WiTricity已经和丰田达成了数百万价值的协议，目的是研发电池驱动的汽车充电设备，同时公司也公布将与来自中国台湾的电子器件生产商联发科技（Mediatek）联手，共同研究适用于便携式装置的充电产品。

另有一家初创企业富尔顿科技研发的方案，能够穿透数厘米厚度的大理石板或车库地面，实现电动车的无线充电功能。这种技术比起当前通行的感应充电要方便得多，现行技术虽可在车库内为车辆无线供电，但要求车辆必须精确停放在特定区域，并与充电线圈保持对准状态。

富尔顿目前归美国芯片设计企业高通所有,自2012年春季起,高通会同法国雷诺与英国德尔塔汽车公司,在伦敦东区科技园区开展街头无线充电的商业化验证。高通计划在商场停车场及公共道路停车位铺设无线充电设备,实施半动态充电模式,例如在交通信号灯处、交叉路口、出租车候客区以及公交站台等地点均可设置充电装置。每次充电没必要充满，保持40%~80%的电量即可。

德国日本等国家和地区同样展现出高度热情。德国慕尼黑地区很早就着手进行家庭无线充电的实验。日本丰桥技术科学大学正在研发一种道路充电系统，该系统能够穿透20厘米厚的混凝土砖墙为汽车输送电力。在横滨举办的商业展览上，日本丰桥技术科学大学公开展示了这项道路无线充电技术，借助这项技术，车辆能够一边行驶一边进行充电。这项道路充电设备由科研人员命名为“永恒”，取自“电动车辆沿路供电”的英文首字母组合。专家们指出，这种供电方式的经济支出要少于建造独立的电动汽车充电设施。

一个无线的世界

当前，无线充电正在快速发展，并展现出两方面的趋势。

无线充电费用正在减少，目前无线充电组件在手机总成本中的占比接近十五分之一kaiyun.ccm，各个环节的费用都有望迅速降低，5瓦Qi无线充电的单一模块整体花费大约为2.2美元，单个线圈的价格已经低于0.8美元。

电动汽车无线充电装置价格依然居高不下，建设无线充电区域的前期投入是传统充电桩的四五倍；私家车加装无线充电系统的花费超过1万5千元，商用车的相关费用则达到10万元；然而，与有线充电设备相比，无线充电区域在后期管理上更为经济，使用上更安全，而且能够更充分地利用空间。

另一面，无线充电的转换成效正在迅速增强。目前，有线充电的成效大约是93%，而无线充电装置的成效介于75%到90%之间；充电的间隔、方位、环境气温均会作用转换成效。二零一四年，高通研发出基础电磁共振的无线充电方案，其充电成效高达九十个百分点；以色列Powermat企业指出其非接触式充电架构的电力传送成效可到九十三个百分点。日本伊东健治学者采用融合技术，把微波改造成直流电的天线与整流构造，使微波无线供能方案的转换成效增至九十三个百分点。

无线充电费用下降并且能量转换率提高之后，这项技术也显现出庞大的商业价值。研究公司Knowledge Sourcing Intelligence发布的一份文件指出，全球无线能量传输产业预计每年会扩张15.56个百分点，从2019年的92.46亿美元扩增到2025年的220.17亿美元。

可以预见，未来无线充电技术将广泛运用，从电子产品到电动汽车，数字社会里，无线充电会渗透到更多生活场景中。

譬如，在家庭自动化领域，设想一下，倘若住宅里布满了如同蛛网般的线缆，不仅破坏了整洁，而且潜藏着不安全因素。在这种情形下，无线供电将成为应对家庭自动化的一项核心环节，没有线缆的装置将转变为家庭智能装置的普遍形式。Powercast公司现阶段已经研制出一种装置，这种装置能够将无线电波转换成直流电，它可以在一米左右的范围内，为好几个电子设备提供能量。

无线能量传输技术在医疗设备应用中地位突出，具体表现为为植入式医疗装置例如心脏起搏器提供动力，为下肢运动功能障碍者实施肌肉电刺激，同时也能够应用于神经系统医疗方面的电刺激和镇痛处理等等。医疗设备非接触式供电主要运用电磁感应能量传递途径，或者采用无线电波能量传递方案。先在体外安放一个线圈，再在体内植入一个相配的小型线圈，这两个线圈会产生电磁感应，以此达成电能传送。

整体而言，当前无线输电技术已在部分领域开始应用，并且，随着无线充电技术的进步，未来将实现无线化，各式设备将采用无线方式供电，例如日常用品如电动牙刷、剃须刀、心脏起搏器和智能卡，也包括大型交通工具如公共汽车、火车，乃至磁悬浮列车等都将通过无线充电获得能量。无线充电技术的普及，为人们带来了便捷的使用体验，同时推动了数字领域的创新进程。