我,尼古拉·特斯拉,怀着一颗不甘平凡的心,立志改变世界。我渴望让能量像风一样自由流动,让人们在任何地方都能无拘无束地为设备充电。我披星戴月,日夜颠倒地在实验室里探索,终于找到了一个传递能量的方法。我运用电磁感应原理,让电能在两个线圈之间流动。可惜,当时的技术水平有限,我的实验遇到了重重难关。 Ai绘画 - 在实验室中的尼古拉·特斯拉 首先,我为了实验而捉襟见肘。购买昂贵的材料和设备让我陷入了困境,这使得我的实验进展缓慢。此外,我的实验涉及高压和高频电磁波,这让我如履薄冰,生怕带来安全隐患。为了确保自己和周围人的安全,我不得不严加防范,小心翼翼地进行实验。 Ai绘画 - 面对失败实验的尼古拉·特斯拉 在历经千辛万苦,屡战屡败之后,我意识到要实现这个梦想还需要攻克更多技术难题。最终,我含泪割舍了这个心愿,将这项拯救世界的使命寄托在了后人身上。我坚信,总有一天,真理的光辉将驱散黑暗,能量传递的奥秘将为世人所掌握。而那时,我虽已长眠于九泉之下,也会在天之灵处为后来者的成功喝彩,“家祭无忘告乃翁”。 Ai绘画 - 尼古拉·特斯拉 在现代电力之父离世的65年之后,2008一家名为WiTricity的公司成功进行了一次无线能量传输实验,这一实验被认为是现代无线充电技术的起点。 WiTricity公司目前正在从事“电动车无线充电技术研发” 无线充电技术基于电磁感应原理,通过发射端线圈产生的变化磁场,使得设备端线圈产生感应电流以实现充电。这一技术克服了传统有线充电的局限性,让充电过程更加便捷、安全和灵活。然而,无线充电技术仍面临一些难点。提高能量传输效率和扩大有效充电距离是关键挑战,以及确保多种设备和标准之间的兼容性。同时,安全性也是一个重要因素,需确保充电过程中不对人体健康和其他电子设备产生负面影响。 图片源自网络 Ai绘画 2008年12月17日,无线充电联盟(Wireless Power Consortium, WPC)成立由来自中国、美国、日本、荷兰等国的9家企业创立,以制定所有电子设备都能兼容的无线低功率充电国际标准为使命。截至2018年11月,该联盟成员已有超过638家公司,包括诺基亚、HTC、三星、意法半导体、苹果、华为、索尼等等。熟悉的Qi标准就是该联盟为无线充电行业所制定的一个规范。 Qi 1.0(2010年) Qi 1.0 是无线充电联盟(Wireless Power Consortium, WPC)于 2010年发布的第一个无线充电标准。这个标准定义了基于电磁感应的无线充电技术,包括充电器与接收器之间的通信协议、功率传输参数等。初始版本的 Qi 标准主要支持低功率应用,充电功率上限为 5W。Qi 1.0 标准关注了充电效率、安全性和互操作性等方面的问题,为后续标准的发展奠定了基础。 图片来源于网络 经典的Nokia Lumia 920支持Qi 1.0无线充电,发布于2012年9月 Qi 1.1(2012年) Qi 1.1 版本在 2012 年发布,相对于 1.0 版本,主要有以下更新:引入了基本功率协议(Basic Power Profile, BPP),允许充电器与接收器之间进行简单的功率调整。通过 BPP,充电器可以根据接收器的实际需求提供恰当的充电功率,从而避免过充或充电不足的问题。优化了一些安全和性能要求,如温度控制、电池保护等,提高了充电效率和稳定性。 图片来源于网络 Samsung Galaxy S6支持Qi 1.1无线充电并引入了自家的无线充电协议,发布于2015年 Qi 1.2(2014年) Qi 1.2 版本于 2014 年发布,是一个重要的更新,主要包括以下内容:引入了中功率规范,将最大充电功率提升至 15W。这一改进使得 Qi 标准可以支持更多高功率的应用,如平板电脑、笔记本电脑等。支持磁共振技术,使得充电距离得到扩展。磁共振技术相对于电磁感应技术,可以在更远的距离传输能量。对一些技术细节进行了优化,如充电器与接收器之间的通信协议、测试方法等,以提高产品的性能和兼容性。 图片来源于网络 苹果推出的第一款支持无线充电的手机是iPhone 8和iPhone 8 Plus,同时还发布了iPhone X,使用Qi1.2系列标准,这三款手机都在2017年发布,为了实现无线充电功能,这三款手机采用了玻璃背面设计。 Qi 1.2.2(2015年) Qi 1.2.2 版本于 2015 年发布,主要针对一些技术细节进行优化,包括:FOD(Foreign Object Detection,异物检测)技术的优化,使得充电器可以更准确地检测到金属异物。FOD 技术可以避免金属异物在充电过程中引发过热或火灾等安全隐患。对温度测试、输出功率测试等进行了调整,以满足更严格的技术要求。 Qi 1.2.3(2016年) Qi 1.2.3 版本于 2016 年发布,主要包括以下更新:进一步优化了 FOD 技术,使得充电器可以更准确地检测到金属异物。这一改进有助于提高无线充电的安全性和稳定性。引入了一些新的测试方法和性能要求,以确保产品的性能和兼容性。例如,新增了关于磁共振技术的测试方法,以满足不同应用场景的需求。 Qi 1.2.4(2017年) Qi 1.2.4 版本于 2017 年发布,主要针对一些技术细节进行了调整和优化,包括:充电器与接收器之间的通信协议进行了优化,以提高数据传输的可靠性和效率。对充电器的输出功率测试、接收器的输入功率测试等进行了调整,以满足更严格的技术要求。 Qi 1.3(2021年) Qi 1.3 版本于 2021 年发布,具有以下重要更新:引入了多设备充电功能,支持一个充电器同时为多个设备充电。这一功能可以大大提高充电器的使用效率,为用户带来更便捷的充电体验。并且优化了充电器与接收器之间的通信协议,提高了充电效率和兼容性。例如,支持更高级的功率控制策略,以实现更智能、更高效的充电过程。 2022年发布的iPhone 14 Pro使用Qi标准最高支持7.5W的充电功率 最新的Qi2于今年的1月发布,Qi2标准借鉴了Apple的MagSafe技术,进一步突出磁性对接的重要性,确保设备与充电器实现精确对齐,从而提升充电效率及缩短充电时间。Qi2 标准有望在全球范围内替代现有的 Qi 标准。预计到 2023 年,全球无线充电设备(包括发射器和接收器)的销量将达到约 10 亿部。Qi2 标准的优势在于其更加快速的充电效率和易上手、无感操作属性,能为部分设备实现更快的充电速度。预计 2023 年夏季,市场将迎来首批 Qi2 认证的手机和充电器。 图片来源于网络 在未来,不仅是智能手机、电脑、穿戴式设备将彻底实现无线化(无线充电、无线内容传输),电动汽车、中大型无人机等搭载动力电池的器械也将迈进无线充电的时代,以电动汽车无线充电为例,采用电磁感应原理,将电能无线地从地面充电器传输到汽车底部的接收器,从而为汽车电池充电。这一技术不仅可以在固定停车场地提供无线充电服务,还有望在道路行驶过程中实现动态充电,进一步拓展电动汽车的续航能力。 Ai绘画 图片来源于WiTricity官网 以上述提到的第一家实现无线能量传输公司WiTricity为例子,在其开发白皮书中表示,电动汽车的无线充电是通过使用无线电磁场来传输能量,这种技术使用了一种称为感应耦合的过程,其中一个线圈产生一个磁场,而另一个线圈则接收该磁场并将其转换为电能。可以在室内或室外安装,并且可以在所有温度下安全运行,在雨雪天气下也可以正常工作。 图片来源于WiTricity白皮书 在充电功率与传输效率上,WiTricity表示可以做到对电动汽车充电提供3KW、6KW、11KW的系统,最大预计可以传输高达450KW的充电功率,在能量损耗上,从电网到电池的充电效率达到90%-93%。常规的桩式充电站可以达到150KW的功率,无线充电的功率还是有些低的。 图片来源于WiTricity官网 |
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