物联网助推下的无线充电技术-斯马特物联网SMART IoT
物联网助推下的无线充电技术
2017-10-16 14:38:38


一、物联网加速无线充电技术发展

近年来随着物联网的蓬勃发展,各式各样的电子装置应运而生,应用场域包含智能家居、智能穿载装置、智能车载系统、智能制造工厂、智能城市与医院…,但众多的电子装置,都标榜着智能化的功能,可以无线传输数据,亦可以作超强的功能运算,但却也都面临了电力持续供应的问题,例如,当要使用Fitbit时,却发现电力几乎快没了,手机没电要充电时,一堆打结的充电线中却不知道哪一条才是对的,放在高处的网络摄影机不晓得还有没有电…等等(如图一),因此,打造物联网环境的无线充电技术,实为健全物联网产业发展不可忽视之一环。

 图一电子装置之无线充电应用环境



二、各种无线充电技术蓬勃发展

根据市场调查机构IHS表示,全球无线充电市场规模将由2015年的17亿美元,快速成长至2020年的126亿美元(如图二),显示出无线充电市场惊人的成长潜力。2015年以Qualcomm、intel为首之A4WP与AT&T、Duracell为首之PMA合并为AirFuel Alliance无线充电标准组织,与WPC形成两大标准组织分庭抗礼之状态,而无线充电产业标准的日渐统合,亦有助于整体产业之健全发展,尽管目前无限充电技术主要仍以电磁感应式为主,如Samsung Note 6的充电盘、Apple Watch充电座,都是利用此磁感应(Magnetic Induction)方式来充电,其主要优点是成本低廉,电力使用率高(约70%),但缺点是充电有效距离短、充电角度与方向限制多、无法多装置同时充电,因此,目前磁感应充电方式之装置,多使用在极短距离之充电环境下,无法真正做到随时随地无线充电的境界,随着物联网各种电子装置的不同电力需求,适合搭配的充电技术也不同,以下介绍其主要技术及发展厂商。

图二全球无线充电装置市场与出货量规模预估



(一)磁共振(Magnetic Resonance)方式

利用发送端与接收端达到特定频率,让双方形成磁场共振现象,透过这种方式达到能量传输的目的,相较于磁感应,磁共振效率较好,约可达到75%传输效率,应用距离也较远。

(二)无线电波(Radio Frequency)方式

该技术是透过RF射频原理,将电力透过无线电波的方式传导,接收端则透过天线接收无线电波,并将其转换为电力。该技术优点是成本低,且可让射频范围内的多个装置同时充电,但缺点是无线射频传输若无方向性传输效率比较差,加上传输功率较低,只适合用于耗电量较低的电子装置,。

(三)光能量方式(Light Energy)

1、Laser Motive

其产品的工作原理很像太阳能发电,太阳光照射在太阳能电池(PV)而发电,而Laser Motive则使用Laser激光器通过空气或光纤电缆,将集中光束发送到将光转换成电的远程接收器,将雷射光转换成电能,与太阳能的主要区别在于,Laser Motive是使用高强度Laser而雷射光能量比太阳强得多,它可以瞄准任何地方,并且可以操作24 hr/天,具备经济性、安全性的电力供给方式。

2、Wi Charge

Wi Charge利用红外线(Infrared Ray,IR)方式提供充电功能,其充电功率可达10W、可充电距离延伸至30呎(约9公尺),能涵盖一般室内空间的所有范围,以抢攻智能家居商机。

三、结论


  未来数年,随着物联网技术的发展,愈来愈多的电子装置应用出现在我们生活周围的各个地方,而电力的维持与监控一直困扰着我们,尤其最近SAMSUNG Note 7电池爆炸事件,让人们更加重视电子装置电力使用的安全性问题,而无线充电相关技术中,包含磁场效应、RF射频等对人体的影响程度为何,以及充电时的安全问题,都将影响着人们对于无线电产品的接受程度。物联网电子装置通常不像电动车需要特别大的功率要求,因此借助各种无线充电技术的发展,可达到摆脱有形充电线路的束缚,但以目前而言,为兼顾到价格与效率因素考虑,磁感应式无线充电,仍是目前最主要之无线充电技术,未来亦将可提供磁感应与磁共振双模充电方式,提供使用者更加多元、完整与便利的充电方式,其它充电方式,包含RF射频与光能量则是扮演互补技术的角色,可以满足物联网不同使用情境的需求,未来,当使用者对充电距离与充电管理要求愈来愈高时,亦将刺激其它充电方式更多的发展空间。

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