說起無線充電，這并不是什么新鮮的技術(shù)，早在一個(gè)世紀(jì)之前交流電先驅(qū)尼古拉·特斯拉就曾經(jīng)提出利用地球的電離層反射電磁波，從而在地球和電離層之間建立一個(gè)頻率為8Hz的低頻共振，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的電力無線傳輸，但是由于投資過于巨大，最終該設(shè)想沒有實(shí)現(xiàn)。

 

無線充電從技術(shù)原理上來說主要分為兩類：

 

1）電磁感應(yīng)式：

 

電磁感應(yīng)式無線充電是最簡(jiǎn)單的無線充電技術(shù)，電磁感應(yīng)式無線充電的主要原理是利用兩個(gè)線圈，其中一個(gè)線圈輸入交流電，從而產(chǎn)生一個(gè)交變的磁場(chǎng)，交變的磁場(chǎng)進(jìn)而在另一側(cè)的線圈之中感應(yīng)產(chǎn)生交流電，從而實(shí)現(xiàn)交流電在兩個(gè)線圈之間的傳輸。缺點(diǎn)是由于電磁場(chǎng)的損失，導(dǎo)致傳輸效率較低，在變壓器中為了提高效率，會(huì)在兩個(gè)線圈之間加上硅鋼，以便將磁場(chǎng)匯聚在一起，從而提高電力的傳輸效率。

 

2）磁場(chǎng)共振式：

 

磁場(chǎng)共振主要是利用兩個(gè)線圈在某個(gè)特定的頻率下發(fā)生電磁共振，從而實(shí)現(xiàn)將能量從一個(gè)線圈傳輸?shù)搅硪粋€(gè)線圈的目的，其基本原理如下圖所示。首先電能被轉(zhuǎn)化為無線電波，然后無線電波會(huì)激發(fā)一個(gè)線圈（偕振電感），實(shí)現(xiàn)電磁能量轉(zhuǎn)換，然后另外的一個(gè)相同的線圈靠近上述線圈，兩個(gè)線圈之間就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的電磁共振，實(shí)現(xiàn)電能在兩個(gè)線圈之間的傳輸，然后再經(jīng)過一個(gè)整流電路后，就可以為用電器供電了。

 

該方法主要的問題是電力傳輸?shù)男适艿絻蓚€(gè)線圈之間的距離和相對(duì)角度的影響，無線傳輸?shù)男屎蛢蓚€(gè)線圈之間的距離D之間的關(guān)系如下圖所示。因此用于激發(fā)線圈的無線電波需要隨時(shí)根據(jù)兩個(gè)線圈之間的相對(duì)位置而進(jìn)行調(diào)整以獲得最佳的傳輸效率，這也使得這種無線傳輸方法只能應(yīng)用在兩個(gè)線圈固定的情形下。

 

這也就是說，雖然我們的手機(jī)具有無線充電功能，但是充電時(shí)仍然要固定在一個(gè)地方，這也就極大的限制了無線充電的應(yīng)用場(chǎng)景。而近日斯坦福大學(xué)的SidAssawaworrarit等人利用基礎(chǔ)物理學(xué)中的“宇稱時(shí)間對(duì)稱”理論開發(fā)了一款能夠根據(jù)兩個(gè)線圈之間距離自動(dòng)調(diào)整工作頻率的無線充電技術(shù)，該方法的原理結(jié)構(gòu)示意圖如下所示，主要構(gòu)成部分有前端的放大器，兩個(gè)相同的線圈，一個(gè)整流器?；?ldquo;宇稱時(shí)間對(duì)稱”理論，這兩個(gè)線圈不再分發(fā)射線圈和接受線圈，它們即是接收端，也是發(fā)射端，當(dāng)放大器將電磁能放大到一定程度后（基于負(fù)載的情況），這兩個(gè)線圈就轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;宇稱時(shí)間對(duì)稱”，此時(shí)這兩個(gè)線圈會(huì)根據(jù)兩個(gè)線圈之間的距離，自動(dòng)選擇工作頻率，從而達(dá)到最佳的傳輸效率，因此該體系與兩個(gè)線圈之間的距離關(guān)系如下圖中的曲線所示，從曲線上可以看到，在開始的時(shí)候，電能傳輸效率不會(huì)隨著兩個(gè)線圈之間距離的變化而波動(dòng)，而是始終保持在最高的傳輸效率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這一距離最大可達(dá)70cm。

 

該方法最大的優(yōu)勢(shì)是為移動(dòng)的物體充電提供了理論上的可行性，試想一下手機(jī)充電不再需要導(dǎo)線，也不需要把電池放在無線充電底座上，在你逛街的時(shí)候，手機(jī)已經(jīng)自動(dòng)接入到了充電網(wǎng)絡(luò)，在你毫無察覺的情況下完成無線充電，絲毫不影響你對(duì)手機(jī)的使用，是一件多么美妙的事情，手機(jī)電量焦慮將成為歷史。

 

當(dāng)然這一技術(shù)最大的應(yīng)用場(chǎng)景為電動(dòng)汽車，目前對(duì)于電動(dòng)汽車?yán)_最大的因素主要是續(xù)航里程和充電速度，如果這一技術(shù)能供應(yīng)用在電動(dòng)汽車上，在電動(dòng)汽車行進(jìn)的過程中，由埋設(shè)在路面下的無線充電設(shè)備持續(xù)為電動(dòng)車供電，電動(dòng)汽車的續(xù)航里程將會(huì)無限增加，不再受制于電池組容量，那么我們還有什么好擔(dān)心的呢？屆時(shí)，電動(dòng)汽車將迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。

 

當(dāng)然這一方法現(xiàn)在也存在很多限制，首先，雖然目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)線圈之間的能量傳輸效率接近100%，但是由于電磁能放大器采用的為通用元器件，因此電效率僅為10%左右，使得整體的電能傳輸效率還不高。其次，目前該技術(shù)中兩個(gè)線圈還只能在正對(duì)的方向上移動(dòng)，還無法變化角度，或者在其他的方向上移動(dòng)，而在實(shí)際中電動(dòng)汽車在路面快速行駛，兩個(gè)線圈之間的角度會(huì)不斷的發(fā)生變化，這也是該技術(shù)需要克服的問題。

 

Assawaworrarit提出的無線充電技術(shù)，為未來的交通運(yùn)輸行業(yè)的變革打開了一扇門，隨著該技術(shù)的逐步成熟，電動(dòng)汽車的續(xù)航里程將不再是困擾我們的問題，充電問題也將成為歷史，這對(duì)于未來生活方式的改變將是顛覆性的。相信隨著技術(shù)的不斷成熟，無論是手機(jī)、還是電動(dòng)汽車，無線充電技術(shù)將會(huì)越來越普及，無線充電設(shè)備的市場(chǎng)需求也將迎來爆發(fā)式的增長(zhǎng)。