【導(dǎo)讀】無線充電是一種有關(guān)生活方式的科技成就，將影響整個日常生活。然而，目前無線充電還存在著各種各樣的缺點(diǎn)、問題，面臨著很多挑戰(zhàn)。本文分享的是關(guān)于無線充電標(biāo)準(zhǔn)及其特殊應(yīng)用。
目前無線充電標(biāo)準(zhǔn)有Qi標(biāo)準(zhǔn)、PMA（Power Maers Alliance）標(biāo)準(zhǔn)和A4WP（Alliance for Wireless Power）標(biāo)準(zhǔn)三種，標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一。其中Qi標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用最為廣泛，是無線充電聯(lián)盟（Wireless Power Consortium， WPC）推出的國際標(biāo)準(zhǔn)；采用近距離電磁感應(yīng)技術(shù)作為低功耗便攜式電子設(shè)備充電，為所有電子廠商提供統(tǒng)一的通用標(biāo)準(zhǔn)。PMA標(biāo)準(zhǔn)及聯(lián)盟由Powermat公司發(fā)起，致力于為符合IEEE協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)的手機(jī)和電子設(shè)備進(jìn)行無線供電。A4WP標(biāo)準(zhǔn)由美國高通公司、韓國三星公司以及Powermat公司共同創(chuàng)建的無線充電聯(lián)盟推出，采用磁共振式無線充電，目標(biāo)是為便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車等提供無線充電。（目前無線充電技術(shù)主要有電磁感應(yīng)式、磁共振式、無線電波式、電場耦合式四種基本方式。）
無線充電技術(shù)發(fā)展至今，應(yīng)用場景廣泛。可為電動牙刷、電動剃須刀和無繩電話等小家電無線充電，并已實(shí)用化；可為便攜式消費(fèi)類電子，如手機(jī)、PDA和筆記本電腦等充電；也可為電動汽車無線充電。
無線充電是一種有關(guān)生活方式的科技成就，將影響整個日常生活。然而，目前無線充電還存在著各種各樣的缺點(diǎn)、問題，面臨著很多挑戰(zhàn)。首先是效率問題：充電效率不高，長時間下能源浪費(fèi)嚴(yán)重，遠(yuǎn)距離大功率無線設(shè)備的耗能會更高，浪費(fèi)更大；其次是安全性問題：大功率無線充電設(shè)備的電磁輻射會對環(huán)境和生物(如鳥類、居民等)造成很多不利的影響，可能會干擾日常通信，可能對飛機(jī)等交通工具產(chǎn)生不良影響；第三是方便性和實(shí)用性問題：充電時不能隨意動，位置還必須固定，從使用角度來看，并不比有線充電方便太多；最后是成本較高，價格不菲。
總的說來，無線充電產(chǎn)品在消費(fèi)電子市場并不是非常有吸引力的功能，未能成為消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)，并沒有帶來實(shí)質(zhì)性的革命；還沒有大規(guī)模的使用，并未真正在市場上形成氣候，無線充電只是一個小噱頭，還未被廣泛接受，叫好不叫座，只是一場曲高和寡的技術(shù)游戲。
無線充電技術(shù)雖然面臨著很多挑戰(zhàn)，目前也富有很多機(jī)遇，個人認(rèn)為前景巨大，在一些特殊的領(lǐng)域具有特殊的用途，具有很重要的應(yīng)用，如醫(yī)用植入設(shè)備，無線傳感網(wǎng)，防水密封電子產(chǎn)品等等。
醫(yī)用植入設(shè)備
醫(yī)療植入式裝置在疾病治療中發(fā)揮著越來越重要的作用。膠囊內(nèi)窺鏡、植入式醫(yī)用膠囊可以窺探人體消化道或腸道的潰瘍、異常的增長以及出血等健康狀況，幫助醫(yī)生對病人進(jìn)行診斷；心臟起搏器可在必要時候用電信號激活心臟復(fù)蘇與維持正常。但醫(yī)用植入設(shè)備的供電電池容量往往是一定的，一般可供使用幾年，如電池耗完，則需要手術(shù)更換植入設(shè)備。目前，心臟起搏器植入人體之后，8-10年左右就需要更換電池。也就是說，雖然安裝了心臟起搏器，但每隔8-10年還需要再動一次手術(shù)來更換起搏器的電池。如果病人體內(nèi)的醫(yī)用植入設(shè)備可以進(jìn)行充電，會方便很多，不用再通過手術(shù)來更換電池，一次手術(shù)即可解決問題，不會有手術(shù)失敗、胸腔感染等風(fēng)險。
Toratec 和Witricity公司在2011年已合作研制成功植入式心臟起搏器，采用諧振式無線充電方式，無線充電距離超過10英寸。另外，美國Purdue大學(xué)的Albert Kim、Teimour Maleki和Ziaie等人提出了用音樂為植入式裝置供電的概念，他們研制了一個固有頻率為 435 Hz的PZT懸臂梁，放置于長度為40mm，直徑為8mm的玻璃膠囊里，通過外部頻率為200-500Hz的音樂，如RAP、布魯斯、爵士和搖滾樂等，來激勵懸臂梁產(chǎn)生振動，并轉(zhuǎn)換成電能，從而為植入式裝置供電。
無線傳感網(wǎng)
無線充電可以實(shí)現(xiàn)為低功耗無線傳感器網(wǎng)絡(luò)充電，如可為安置在動物身上的無線定位、監(jiān)測裝置補(bǔ)充電能。ADInstruments 公司的無線動物監(jiān)測系統(tǒng)，可以無線監(jiān)測和采集動物的壓力值（如動脈、動脈、膀胱和子宮等）、生物電動勢（ECG心電）和體溫等。采用小型傳感器可以采集高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，并可以擴(kuò)大移動范圍，系統(tǒng)應(yīng)用靈活，可長期監(jiān)控、記錄動物的狀況。電池可在線充電，不需要停止工作，也不用花費(fèi)昂貴的代價去更換電池。
可無線充電的無線動物監(jiān)測系統(tǒng)
防水密封電子產(chǎn)品
便攜式的移動產(chǎn)品, 都要不定期地進(jìn)行充電, 因此不得不留下各種插口和連接電纜，這就很難實(shí)現(xiàn)具有防水性能的密封工藝。采用無線充電后，由于設(shè)備外殼上沒有金屬接點(diǎn)或者開口，可以增強(qiáng)電子產(chǎn)品的防水性，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的防水和密封。如最早出現(xiàn)的采用無線充電的電動牙刷，解決了潮濕環(huán)境下的用電安全問題。現(xiàn)在很多特殊的產(chǎn)品，在特殊的運(yùn)用場合和環(huán)境下，如水下工作的自動檢測系統(tǒng)，需要密封和防水，不希望產(chǎn)品外殼上留下任何插孔（充電口，開關(guān)機(jī)鍵，顯示燈等），在這種情形下，如能采用無線充電就能解決其密封和防水問題。筆者就基于Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn)，采用電磁感應(yīng)式無線充電技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款防水密封型便攜式GPS終端設(shè)備；所研制的無線充電接收模塊，尺寸為50x32x1.0mm3，能有效地為設(shè)備的鋰離子電池進(jìn)行無線充電，結(jié)合軟件控制，并實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的無線充電自動開機(jī)。
