從行動裝置到電動車 無線充電擴展應用版圖

全球無線充電市場規模至2019年將突破100億美元。來源：IHS Markit

無線充電，這是一個蓄勢待發的領域，隨著充電效率、成本、充電距離、標準等問題逐一突破，無線充電技術的未來愈見光明，而它的未來不僅存在於消費電子領域，更寄望於電動車的採用。由於潛力可期，許多知名業者已紛紛搶進布局。研調單位IHS Markit預測，全球無線充電市場規模將自2015年的不到20億美元增加至2019年的100億美元以上，成長幅度驚人。

首先來看看消費電子產品對於無線充電的採納情況，事實上，從2015年開始，包括蘋果、三星等消費裝置知名品牌已陸續推出配備無線充電功能的產品，包括手機、平板及智慧手錶等，無線充電技術在此領域的滲透率逐漸提高。同樣根據IHS資料統計，2016年全球無線充電接收端產品出貨超過2億個，預計到2020年將突破10億個。

標準混亂是造成過去無線充電技術推廣不易的瓶頸之一，所幸情況已有所改善。過去無線充電技術有三大標準組織，分別為A4WP、WPC的Qi標準及PMA，標準歧異的最直接影響就是相容性問題，而A4WP和PMA於2015年合併為AirFuel聯盟，降低了標準混亂的程度。

WPC勢力擴張  蘋果加入如虎添翼

WPC是目前最大的無線充電聯盟，會員數量超過200家，其中有諾基亞、HTC、LG、Sony、三星、高通等，該聯盟在2010年公布的Qi規格是目前應用範圍最廣的無線充電標準，支援的產品超過1,300餘種，而蘋果新近的加入，對聯盟而言更是如虎添翼。

在日前於大陸深圳舉行的「WPC無線充電聯盟國際會議」上，該聯盟主席Menno Treffers表示，蘋果的確已加入WPC，這對於WPC是最好的認可。一般認為蘋果新世代手機將採用玻璃機殼，為的就是要導入無線充電技術，因為金屬機殼整合無線充電技術雖然可行，然而金屬合金在充電時可能會影響無線頻率容限(wireless frequency tolerances)的傳輸速度。

整體而言，無線充電技術可概分為四大種類，分別為磁感應、磁共振、電場耦合和微波無線傳輸等，而磁感應(Magnetic Induction)和磁共振(Magnetic Resonance)為當中的主流技術。

磁感應和磁共振這兩種技術各有優缺點，磁感應的成本較為低廉，然而充電距離短，且充電板需與裝置精準對位才能發揮效用；至於磁共振的傳輸功率較高，應用距離也較遠，在設計上容易做到多裝置同時充電，但也存在著轉換效率以及電磁波對人體安全的疑慮。

WPC一開始推出的Qi規格是以磁感應技術為主，然而新推出的Qi 1.2標準除了加入對多裝置充電的支援外，也納入磁共振技術，如此將能使無線充電不受限制，隨意擺放就能進行充電，同時提供更快的充電效率，充電也會更安全。

WPC發布的新Qi無線充電規範，已將無線充電功率從5W提高至15W，充電效率可達90%，且僅需30分鐘就能為手機充滿60%電力。在過去，由於充電功率太低，因此無線充電速度難以匹敵有線的快速充電，WPC的新無線充電規範解決了這個問題，更有利於拉抬無線充電技術的市場滲透率。

電動車採用無線充電  兼顧安全及便利性

除了著眼消費性電子裝置外，電動車也是另一個無線充電的潛在市場。基本上，採用無線充電技術，則電動車不需以電線連接，僅需靠近無線充電設備就能充電，且由於沒有通電接點的設計，就可避免就能避免觸電危險，相較於充電槍，無線充電兼具便利性和安全性，因為有這樣的優點，無線充電在電動車的應用備受期待。

根據Frost & Sullivan調查報告，2014年至2020年間，全球電動車的無線充電市場規模每年成長率為126%，預估未來5？7年銷售量將在達35萬套以上(3？3.8kW佔比約71.2%)，市場規模將激增至17.5億美元。無線充電的導入被視為可有效拉高大眾對電動車的接受度。

Qualcomm、WiTricity是電動車無線充電領域的兩大要角。衍生自麻省理工學院(MIT)無線充電研究團隊的WiTricity公司，主要採用磁共振式無線充電系統，已吸引包括Toyota、Audi、Delphi、Mitsubishi、Honda在內的知名車廠與其合作。

高通(Qualcomm)則在2012年與法國雷諾公司簽署純電動車無線充電技術開發備忘錄，當時是採用電磁感應方式。之後，高通則是採用磁共振感應技術，此種充電系統包括地面上的高頻發射板及車上的接收板，當電動車停在發射板上，兩者不需直接接觸，就能將高頻交流電轉換成直流電為汽車充電。

高通並為Formula E錦標賽的官方安全車提供Qualcomm Halo無線充電支援。此外，特斯拉的平價電動車Model S則是採用Evatran所開發的PluglessPower系統做為無線充電方案。

打破無線充電限制 創新技術現身

無線充電市場正在起飛，除上述能見度較高的技術外，事實上仍有許多業者正在開發創新的無線充電技術，例如Sony的無線充電技術專利是讓使用者透過天線尋找附近能夠提供電力的裝置，並讓兩款裝置透過無線方式來分享電力。

英國布里斯托大學研究團隊所開發的PowerShake技術也是基於此種「出外靠朋友」的概念，讓使用者可以利用別人的裝置充電，此技術符合無線傳輸安全規範，可傳輸3.1瓦電力。

此外，華盛頓大學也已研發出全新的PassiveWi-Fi技術，可以通過反向Wi-Fi技術實現高效無線充電，該技術已開始進行商業化應用嘗試，此技術的無線充電距離可達到8.5？10公尺。

近來在無線充電領域中備受矚目的另一消息，則是迪士尼宣布無線充電解決方案。該公司日前在其位於美國賓州匹茲堡的「迪士尼研究中心(Disney Research)」，盛大展示了該公司建置的無線供電房間。迪士尼研究院開發的無線充電技術是基於準靜電腔體共振(Quasistatic Cavity Resonance；QSCR)原理。

QSCR技術是在特定的家居結構，如櫥櫃、房間、倉庫間形成一個準靜電磁場(Quasistatic Magnetic Fields)，並在整個空間範圍內提供安全的千瓦級電力供應。根據迪士尼研究院的實驗結果報告，在一間54平方公尺的QSCR房間內，此技術能以40？95%的傳輸效率為其中任意位置的小型線圈接收器提供電力，且在確保安全和全覆蓋的前提下，其傳輸功率最高能達到1,900瓦。

簡而言之，迪士尼的此項技術就是讓電力像無線數據傳輸一樣分布在空間範圍內，實現無縫供應電力，此技術的成功能徹底解除無線充電的空間位置限制，且充電對象不限於手機、平板等行動裝置，而是擴及幾乎所有室內電器。

當然，不能忽視的還有Energous公司的遠距離無線充電技術WattUp，此技術的無線充電有效距離可以達到5公尺，正是該技術最吸引人之處。無線充電技術不斷推陳出新，顯示技術逐漸邁向成熟，不禁讓人期待丟掉各項電子裝置及電器充電線的那天到來。