无线电源即将到来

世界移动大会是使您意识到文明与野蛮之间的细线是一根充电电缆的宽度的事件之一。

参加MWC（或任何大型贸易展览）的任何人都对在一个漫长的工作过程中观看手机的电池电量渗漏而引起的恐惧感到熟悉。 逐个鸣叫，逐个照片，逐个文本，百分比点消失，直到您在充电器和电缆缠结中争抢包中的电池组或在拥挤的大厅中搜索并按休息室获得免费的插入点-沙漠中的绿洲。

想象一下，您无需寻找插座，携带备用电池或将电缆束重新塞入包中。 无论您走到哪里，所有设备都在持续充电。 有一天，您可能不必想像它，因为Energous和Ossia等公司正在努力将其变为现实。

尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）最早在1890年代初设想了一种无线电力传输系统。 他甚至试图建立一个实验站Wardenclyffe塔，他希望这将是全球无线系统中的第一个。 如今，电话，智能手表和其他设备有时带有感应充电线圈，使它们可以通过 共鸣 电感耦合。 但是这种方法依赖于设备和充电板之间的直接接触，这几乎是特斯拉所想象的不受束缚的未来。

这就是Energous和Ossia进入的地方。它们都致力于开发可在空中（OTA）运作的“真正”无线充电，以便您可以远距离通电。 这是一个多世纪前我们所承诺的无线充电。 我们对电缆或捆绑式充电解决方案的依赖是否最终会结束？

为什么今天的无线充电令人失望

尽管无线充电已经存在了很多年，但是去年它获得了巨大的发展，当时苹果宣布其新手机具有该功能。 大多数手机（包括iPhone）使用的Qi和鲜为人知的PMA是当前面向消费者的设备使用的两种无线充电形式。 两种标准都要求充电垫中有一个或多个感应线圈来传输功率，而正在充电的设备中则需要另一个感应线圈。

两种标准之间有一些细微的差异，但它们具有相同的局限性：设备和充电板之间需要非常紧密的接触，并且感应线圈必须正确对齐才能传输功率。

范围可以略微扩大：FCC工程技术实验室办公室办公室最近批准将距离增加20厘米，可能使用多个充电线圈。 但是，到目前为止，目前还没有产品将远程无线充电用于感应充电线圈。

这种无线充电的其他潜在问题包括热量积聚。 贝尔金电气工程总监杰克·诺顿说：“无线充电器的电路必须经过精心设计，以防止多余的热量在充电器中积聚并转移到您的智能手机上。” “过多的热量可能导致温度降低 寿命 为手机的电池提供无线充电器。”

无线充电比使用快速充电的电源砖慢的主要原因是，设备将降低其充电速度以管理热量并防止损坏敏感组件。 Zagg（Mophie）产品开发和工程副总裁Charlie Quong说：“管理热量绝对是无线传输功率超过10瓦的挑战之一。”

散热可以通过多种方式进行管理， 包含： 被动气流，这意味着在关键位置放置孔或通风孔以将热量从被充电的设备中转移出去； 冷却风扇； 金属或导热胶制成的散热器； 更大的房屋； 专业材料； 以及更有效的组件布局。 但是，即使减轻热量，手机的感应充电速度也会受到限制。 Belkin全球产品经理Pablo Valentin表示：“目前，从充电器端和电话端来看，市场上最快的输出功率是15W。”

这意味着诸如Samsung Galaxy S9 +之类的设备 快速 电荷兼容，可在1小时34分钟内榨出多达50％的汁液。 这不像使用适配器进行常规快速充电（35分钟到50％）那样快，但是在使无线充电快速便捷方面迈出了一大步。

对于具有更大表面积和通风选项的大型设备（例如笔记本电脑），无线充电可以达到30W或更高。 但是，对于手机而言，大多数无线充电板的充电速度仍可能在10W至15W之间，其中大多数会降低至较低的瓦数（5W）以防止热量积聚。 例如，这比iPhone X的27W Qualcomm Quick Charge 4.0+电源适配器或29W USB-C电源适配器要慢很多。

感应无线充电的另一个甚至可能更重要的缺点涉及充电线圈的尺寸。 Quong说：“根据不同的应用，可以实现不同的线圈设计，但是必须正确优化和校准线圈的大小，才能使无线充电系统正常工作。”

可以使充电线圈适合蓝牙耳机等小型设备，但是这种线圈并不常见。 Anker无线充电负责人Gary Gao表示，最常见的线圈设计是Qi标准所要求的直径为50mm。

最后，Qi无线充电的最大局限性在于可实现其充电的各种设备的匮乏。 Energous总裁兼首席执行官Stephen Rizzone表示：“目前，如果您正在研究无线充电，您首先会在手机上看到它，还有其他一些随机设备，例如Apple的智能手表。” “但是它并不能真正超越它，而部分原因是由于该技术的局限性。”

这看起来像什么？

尽管其他公司正在探索这一领域，但Energous和Ossia无线充电标准最接近尼古拉·特斯拉的愿景。 两种技术使用不同的射频工作，但是它们都使您可以从远处给设备充电，无需使用电缆或感应充电线圈即可通过空中传输功率。

Energous： Energous无线充电技术可与公司专有的WattUp发射器和接收器配合使用。 它通过将900MHz频率的功率传输到接收器来将其转换为直流功率，从而类似于Wi-Fi。

Energous将波束成形用于中场和远场发射机：定向天线阵列直接将能量发送到接收机。 在有障碍物的情况下，它可以将能量束反射到墙壁和天花板上，尽管这会导致一些效率损失。 该技术分为三种不同类型的无线充电：近场， 中场 ，以及远距离，且范围不同。

Energous WattUp中场发射器设计

WattUp近场充电需要一个发射器，该发射器可以插入或嵌入到现有的电子设备（笔记本电脑，游戏机，平板电脑和其他设备）中。 它通过了FCC要求第18部分的认证：这意味着它可以输出高达10W的功率。 更近 靠近发射器。 Rizzone希望WattUp可以为耗电较大的设备（例如电话）充电，同时仍可以使用相同的充电电路为其他任何设备充电。

中场发射器已通过FCC法规第18部分的认证，因此它可以在2到3英尺的距离内发送大功率输出，标准用例是台式机。 Energous设想将其设计为台式扬声器并为周围放置的多个设备充电。 远场是目前可能的最长射程：15英尺。 一个典型的用例是起居室。

Rizzone设想在近场，中场和远场充电的每种实现中，都与现有消费产品紧密集成。 他说：“您不会想要看起来像路由器一样大的东西。” “相反，您主要是将该技术放入电视的边框中，这可能是 条形音箱 ，可能是房间里已经有几样不同的东西了。”

Energous WattUp远场发射机设计

除了远距离充电外，每个发射器都将由软件层（基于应用程序或基于Web门户）支持，以允许管理连接到各种WattUp发射器的设备的电源。 您将能够控制为哪些设备充电，并防止发射器为邻居的设备充电。 中场和远场发射器还允许您设置设备优先级以及充电和身份验证规则，并配置充电区。 短距离发射器更为传统：您无法设置优先级或充电规则，但是一旦将设备放在充电板上，便可以查看其电池电量和预计充满电的时间。

Rizzone说，发射器“可以看到房间内所有不同的蓝牙设备。” “它可以识别出哪一个距离足够近，可以充电，还可以识别它们是否在网络上获得了授权，然后它实际上使用传感器监视用户的一般操作。”

Rizzone说，这种基于软件的电源管理至关重要，因为“根据第15部分的规定，您只能发出1瓦特的功率。这意味着在脚下，您将获得…1毫瓦或更低的功率。所以非常非常小。” （FCC第18部分不限制电量）。

但是，随着WattUp变送器的广泛采用（可能相距甚远），您无需携带适配器或电缆就可以去咖啡厅甚至旅行：公共和私人场所中的各种变送器都会充值您需要的各种设备以及您的使用方式。

Ossia： Energous专注于消费者级别的无线充电，但Ossia的心愿规模更大。

与Energous一样，该公司的技术类似于Wi-Fi，并在其专有的“ Cota”标准下使用2.4GHz频谱（未来将考虑5.8GHz频谱）。 Ossia的接收器向Cota电力发送器发送一个低功率信标信号。 然后，发射器沿着同一路径引导功率，而接收器将RF信号转换为直流功率。 这使Ossia的发射器可以同时向多个启用Cota的设备发送功率，并向运动中的对象发送功率。 由于信号不会通过人，动物或其他有机物，因此它还可以有效绕开妨碍物体的信号。

Ossia技术的当前实施目前通过两个原型设备进行展示：Cota永久电池和Cota Tile。 永远的电池是 机管局 或AAA电池，可从2.4 GHz频段的Cota电力发射器无线接收电力。 Cota Tile是一种发射器，能够向附近的支持Cota的设备提供数瓦的功率，并在30英尺的距离处提供毫瓦的功率。 它的运行范围比Energous的远场发射机更大，但这需要发射机更大。

Ossia创始人兼首席技术官Hatem Zeine说：“我们知道，在很远的地方，信号会很快下降，而且在远场中我们并没有真正获得太大的能量。” 他解释说，该公司设计的天线和发射器要足够大，可以扩展 范围 近场。

Zeine渴望指出，对于消费者而言，提供有用的无线电力的关键不一定是向一两个设备传输高功率。 他说：“想法是，无论走多快，动力都必须是连续的。” “该系统运行2.4GHz，有20瓦功率输出。在大约一米处，我们接收的功率超过6瓦，而在两米处，我们所说的功率是几瓦，2到3瓦，然后是结束 房间 我们说的是1瓦特 所以现在，突然…这个房间的每立方英寸都有电。”

换句话说，除了近距离外，Cota Tile可能需要很长时间才能为手机供电，但它不仅可以使客厅中的所有设备（从游戏控制器到安全摄像机）都充满电，还远远超过其能力。

将设备连接到Cota Tile的方法类似于传统的蓝牙或Wi-Fi配对。 该设置可让您控制要为哪些设备充电，并在充电时进行管理。 Zeine说：“如果它是像这样的智能设备，那么您基本上可以在这里进入系统，说'将我添加到电源网络中'，它就会与您交谈。”

Cota Cloud软件能够定义获得电源的设备的优先级，并显示设备的基本电源使用情况。 大规模使用Cota Tile时，管理员可以设置和管理用户。 通过优先充电，Cota Tile首先为电池电量较低的设备充电； Cota接收器会与发送器沟通所需的电量。 当没有需要充电的设备处于该范围内时，Cota Tile会进入睡眠模式，因此它不会浪费能量或将功率传输给已加满电量的设备。

Cota Tile能够为房间中的各种设备供电，因为它无需视线操作。 一对Cota Tile的效率是其两倍，其发射功率是 辛格拉 陶砖。 因此，例如在仓库中，大量的Cota Tile可以连接在一起，为成百上千的兼容设备供电。

Zeine说：“这是独一无二的，因为当您将两个或什至四个放在一起时，您可以将其想象在天花板上，那么足够的电量可以为一家咖啡店供电。” “这是一项合法的商业部署，我们可以同时为多部智能手机供电。……拥有多个磁贴的另一个独特之处在于它们不必彼此紧挨着。您可以将它们隔开并创建一个权力状况。” 就像沿着机场的走廊走一样。

由于Ossia的技术使用与Wi-Fi相同的2.4GHz频段，因此几乎不需要额外的硬件即可使现有设备与Cota Tile配合使用。 “目标是 最终 ，电子设备……就像集成到设备中的Wi-Fi一样，” Ossia首席执行官Mario Obeidat说。

物联网革命

WattUp远场发送器和Cota Tile随功率一起传输数据的能力使它们对物联网特别有吸引力。 Ossia市场营销副总裁Jennifer Grenz在公司博客中表示：“没有无线电源，您不可能获得万亿的物联网设备。” “无线电源将与整个市场的发展齐头并进。”

最好的例子是Ossia的Cota永久电池。 它可以放置在烟雾报警器中，从而为您避免充电，也可以通过为您提供Cota Cloud：基于云的软件来传输数据，该软件可以对各种设备进行电源管理。

Zeine说：“假设您在厨房的烟雾探测器熄灭了。” “电池会注意到烟雾探测器已更改其耗电量模式，并且知道该新模式实际上是警报响了。它将向您的手机发送一条消息； Cota Cloud会告诉您，'嘿，您的烟雾探测器正在关闭。 这使笨拙的设备变得智能，将它们带入了互联网时代。”

对于Energous和Ossia而言，软件层是改变游戏规则的关键组成部分，因为它们支持智能电源管理。 我们都有需要充电的设备，何时充电取决于我们自己。 我们可能每天为手机充电，每隔几天就可穿戴设备，每当我们使用它时都要为游戏控制器充电。 借助无线电源，该软件将根据您的使用方式，生活方式甚至一天中的时间为您做出选择。

本质上，WattUp发射器和Cota Tile都将由用户负担，从而决定要为哪个设备充电和 什么时候， 自己承担。 您将获得尽可能接近无缝，无电缆的存在。

一次切断一根电线

实际上，对于消费者和企业来说，这项技术都还需要几年的时间，但是潜在的用例已经很明显了。 两种技术都可以使您在家中有效地切断电源线。 无需插入电话。游戏控制器将根据使用情况进行收费。 烟雾探测器永远不需要更换电池。

假设在咖啡厅和办公楼等公共场所广泛使用，对充电器，电缆和便携式电池的无休止争夺将成为过去。 Obeidat说：“将来，您会去一家咖啡店。如果它带有Cota徽标，并且您的手机上有Cota，那意味着您在咖啡店里就可以接通电源。” “这就是我们正在建立的标准。”

但是，不经常需要充电（或更换电池）的低功耗设备可能会带来最大的影响。 Rizzone引用了Energous市场营销副总裁Gordon Bell的父亲为例，该人虽然没有很多联网设备，但可以从Energous的技术中受益匪浅。 “我的同事的父亲戴着助听器……发生的是，他得到了这些小小的电池，它们只有石榴籽的大小，他必须将其放进去然后换掉电池。这对于老年人来说是一场噩梦。 ”

使用中场或远场发射器，助听器将能够根据个人用户的使用方式在一整天中进行充电。

当然，电话和蓝牙耳机等更需要功率提升的设备也将看到向无线充电的转变，根据Rizzone的说法：“您目前插入的许多设备都会插入最终，一天之内，微型USB端口的小小尖端会断裂，磨损或以错误的方式卡住，盐水进入那里，出汗等，这是该产品的故障部分或故障点。因此，公司正在努力摆脱这种情况。”

无处不在的无线电波束：我们安全吗？

Energous的远程传输技术 是 Ossia已通过FCC批准的Cota变送器的关键测试，并获得了FCC第18部分和第15部分的认证，并且有望很快获得批准。 这些规则强加了RF暴露要求，并限制了功率传输级别。 必须在不同的无线配置下为用户和旁观者测量RF暴露。 通常，需要较高的RF功率以较低的频率工作。

在电动汽车行业中，无线充电已得到广泛实施，可以表明我们对电子设备可能会看到的要求。 根据乔的一篇文章 巴勃罗 保险商实验室的Ken等人，肯·博伊斯（Ken Boyce）和海江（Hai Jiang）指出，除了适用于任何电力传输（火灾，电击）的正常安全问题外，无线充电系统还必须表明它可以在危险条件下运行，并在有机物泄漏时进行检测和关闭对象进入，以及其他要求。

由于Energous和Ossia技术的功率更高，因此使用的射频频率与Wi-Fi相同，因此人们希望不会对健康造成影响，但令人惊讶的是，这个问题的科学答案很少。 《国家 报》报道，无线行业已试图限制可就无线辐射对公众健康的影响进行的研究数量：“缺乏确定的技术是否有害的确切证据并不意味着该技术是安全的，无线行业已经成功地将这种逻辑谬论推向了世界。实际上，无线技术的安全性自该行业诞生以来一直是一个悬而未决的问题，”作者Mark Hertsgaard和Mark Dowie写道。 “结果是，在过去的30年中，全世界数十亿人受到了大规模的公共卫生实验：今天使用手机，稍后再查明它是否会导致癌症或基因损伤。”

Cota信标信号从墙壁和物体上弹起，同时避开人员。 功率沿着这些路径传递。

据Ossia称，Cota技术对于人和宠物都是安全的，不会干扰Wi-Fi或面临Qi无线充电的过热问题。 “ 2.4GHz及更高​​频率不会自行加热金属；它们会反射出 金属 欧贝达特说。

Energous主张相同。 Rizzone指出：“我们并没有全力以赴。” “我们正在设备周围植入一小块独特的能量，它可以传输该设备。”

拥有FCC认证且没有相反的证据，无线传输技术应该比Wi-Fi或我们每天都会接触到的任何其他RF频谱更危险或更有害。 也许这不是最令人欣慰的答案，但仅有的一个很容易得到。

我们的无线未来

Energous与大型电子制造商Dialog Semiconductors合作生产发射器和接收器，而Ossia与Motherson和Molex合作，并且长期以来有传言称Energous技术最终将用于未来的苹果产品。 公司既不制造自己的硬件，也不自己创造消费产品。

Energous主要是一家许可公司，其产品基于合作伙伴。 迈恩的 斯金 预计将于今年夏天发售的健身和健康追踪衣服是首批支持WattUp的产品。 而且，都无法购买Ossia的Cota永久电池和相当大的Cota Tile。 该公司正在努力使Tile变得更小，更高效。

Zeine说：“我们正在研究的未来系统将达到10米和20米。” “我们专注于人们想要使用的秤，因此，如果他们想将其放在世界移动大会的天花板上，则可以设计一个覆盖80或100米的系统。如果是用于家庭，则不需要不需要那么大的系统。”

您可能会看到的第一个大图块是 在 您当地的沃尔玛。 在这种情况下，您将需要几个Cota Tiles为数千个低功耗RFID标签供电。 还有可以显示价格，折扣和 条码 ，都可以通过软件进行管理。 这不是最令人兴奋的实现，但它是最有可能最快实现的实现。

最终，无线充电技术需要几年的时间，更多的产品公告和认证，以及大型零售商的一些试验。 因此，请不要扔掉电缆和充电器。 但是，在手机和可穿戴设备上广泛采用Qi感应充电是有力的证据，表明制造商和消费者都渴望摆脱束缚。

Anker的Gao持审慎乐观的态度。 他说，在一两年内，我们应该会看到越来越多的手机可以进行无线充电，并且他希望无线充电效率将达到有线充电水平。 高还表示，他希望在三到四年内，我们将拥有一种“真正的无位置技术”，并有望在可穿戴设备上首次亮相。

无线电源似乎一直在进步。 从尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）到现在，诺言一直是“无线电源革命即将来临”，但它似乎从未实现。 Energous和Ossia是否可以翻转脚本还有待观察。

但是无线电源有一个拒绝衰落的想法是有原因的。 它承诺可以自由地将我们的生活安排在我们积累的所有耗电设备上，而每个设备都起着束缚我们行动的束缚的作用。 这个承诺值得等待。