無線充電技術改善行動裝置應用體驗 未來發展值得期待

鐳射光感應無線充電技術，電力傳輸距離與功率較不受限，甚至可以建造電力輸送塔，直接遠距傳輸能量、再由接收側轉換成電力輸出。LaserMotive

在新款智慧手機相繼導入無線充電技術後，無線充電應用的便利性也逐漸被終端用戶所瞭解，其實無線充電技術不只是手機電池充電用途，在中小型電子商品、甚至是EV電動車，都能透過無線充電技術提升設備使用便利性。

檢視無線充電技術的實踐方式，其實也可以稱做感應式充電或是非接觸式感應充電稱之，目前主流無線充電應用技術為利用電磁原理的近場感應形式，以電感耦合將充電電能量自供電設備(Tx)傳送(轉換)至用電設備(Rx)的技術，在Rx端可以直接取得電力轉換至裝置設備的充電電能、或是做為直接用以驅動設備運行的電力。

電力傳輸路徑無線化  設計優化好處多

而充電路徑無線化的優點相當多，由於電力能量自供電端與用電端無線化的傳輸方式，已透過電感耦合方式傳送能量，可以做到供電端與用電端兩方無需使用電線連接，在供電端與用電端都可以做到零接點的設計，這樣的好處不僅可以在行動裝置應用上更簡化使用頻繁的充電過程變得更直覺簡單，也能讓充電連接器不至於反覆插拔導致連接器故障損壞，相關技術若用於戶外充電設備的佈署使用，甚至可以將充電設施做更完善的防水、防塵設計，也能減少外露電源線材避免蟲蛀、鼠啃避免許多設備維護問題。

而對於充電操作無線化應用，目前採行電磁感應的應用技術為主，電力傳輸可以透過轉換成電磁波達到電力輸送目的，但實際上電力轉換至電磁波後仍會造成朝四周輻射形成能量損失，而電力無線化傳輸為在Tx供電端運用銅製線圈發出特定頻率之電磁波、由Rx用電端使用線圈接收電磁波後轉換成電能輸出，建構一簡易的充電迴路。

電磁感應/磁耦共振/RF/鐳射光感應  競逐無線電力傳輸應用市場

但實際上無線充電的技術實踐，遠比前述更複雜得多，因為以充電迴路無線化的方案來說，可用的無線化技術其實相當多元，利用電磁感應或是磁耦共振方式無線傳輸電能只是其中幾項技術方案，而無線化傳輸能量還可以運用如微電波轉換、鐳射光感應、電導式或是電壓效應等，但在眾多無線能源傳輸技術中，仍以電磁感應的應用技術在能量轉換率、實用性等表現更為優異、成熟。

以目前技術與應用相對成熟的電磁感應式無線充電技術技術來說，基本原理為來自法拉第電磁理論而來，由單側電磁線圈產生磁通量、另由近接感應側的線圈產生電流反應，目前電磁感應式的無線電力傳遞，其能量轉換效率約可達到7成以上，尚可滿足小功率的電力設備的電能傳遞需求。

傳輸距離與能源轉換效率  成為選擇無線充電方案關鍵

至於磁耦共振無線電力傳送技術，技術原理來自音叉共振的物理現象，為將線圈經通電產生特定頻率磁場、而近接設置同頻率線圈產生震盪、轉換產生電流，應用方式例如可以在筆記型電腦或是桌上型電腦設置電力傳輸線圈，周圍電子設備或電腦週邊可以裝載同頻率接收器無線取用所傳輸的電力。

微電波轉換技術方案，其實RF無線電波本身就具備一定程度的能量，透過無線電傳輸再將無線電訊號的能量分離、收集，即可將能量轉成為電力，如WattUp、Octa、Powercast等無線RF充電技術，其中，WattUp在CES2015即展示在15英呎距離內為數個支援RF裝置充電的試作品，但裝置也會隨著與RF電力源的距離遠近而有傳輸能量損失，但目前充電效率表現並不顯眼、充電時間長，因為發展潛力富想像空間，後續技術改進狀態仍值得持續關注。

鐳射光感應技術可以說是眾無線充電技術中相對較奇特的技術方案，鐳射光感應技術原理與太陽能概念差不多，為以鐳射光來取代太陽能，在電源供應側運用鐳射發射至電力接收端的太陽電池表面，電力供應側為使用半導體鐳射技術將電能轉換為光能，電力接收側為將光能轉換成電能，其轉換效率視太陽能電池板本身的轉換效率，但在Tx電力供應端本身的電能轉換至鐳射光的階段，也會產生一定程度的能源消耗，鐳射光感應技術其實使用限制相對較多，一方面鐳射光源傳輸路徑易受障礙物、天候因素影響，同時，高能量鐳射對人眼或人體具一定程度傷害，多數為軍事設備或特殊用途導入應用為主。

行動裝置無線充電  以磁感應/磁耦共振技術應用為主

除了前述幾種常見無線充電技術外，目前主流無線充電技術仍以轉換率較高的電磁感應式無線充電技術為主，使用其技術的無線充電聯盟主要有PMA(Power Matters Alliance)(磁感應+磁耦共振)、WPC(Wireless Power Consortium)(磁感應)，而A4WP(Alliance for Wireless Power)則是採行磁耦共振無線充電技術為主。

WPC於2008年成立，會員有飛利浦、德州儀器、三洋電機、羅技電子、每哦家半導體...等，推出Qi無線充電規格，由於較早釋出完整規格與技術標準，因此多數行動裝置業者較積極導入其無線充電技術方案，而台廠微控制器、電源IC業者較早也押寶WPC陣營，如聯發科、凌通、茂達等均有推出Qi收發器與對應模組，部分廠商甚至在CES 2015即展出支援新QI 1.2版可應用於15W的無線快充應用，大幅增強了無線充電的實用價值。

PMA成立於2012年，目前取得Google、AT&T、星巴克加盟。至於A4WP陣營則在2014年與PMA結盟，將無線充電技術擴展至大型電子設備應用，A4WP與PMA簽訂了和協議與共同進行用以管理無線充電設備之Open Network API，擴展與完善無線充電應用周邊技術。

在3C產品、行動智能裝置發展中，在鋰離子電池或相關電池技術發展呈現停滯，電子設備的能源需求提升，可以預期無線充電技術將會是未來能源技術發展的重點，尤其是無線化的能源傳遞技術，更可以讓操作設備的便利性大幅提升，相關業者正積極致力改善無線充電的能源轉換效率、使用安全性等關鍵問題，同時針對無線充電距離、遠距無線充電效率改善等問題進行相關研究，未來發展值得期待。