无线充电的全面普及还有这些问题需要解决

随着物联网、可穿戴和便携式设备的发展，人们越来越依赖智能电子产品。然而，零乱的充电线经常让消费者头疼，频繁的插拔电线也会对充电接口造成一定的损害，因此人们开始寻求新的充电方法来改变这种情况。如今，越来越多的电子设备开始采用无线充电技术。

日前，小米10“超级杯”系列在小米十周年大会上发布，将无线充电功率提升至50W。理论上，通过无线充电给手机完全充电需要40分钟。与此同时，小米还推出了两款无线充电配件来满足手机的需求。使用无线充电技术吸引注意力的不是小米的家族。在华为和三星今年发布的新产品中，无线充电技术也不断出现。

那么，无线充电的基本原理是什么？有线充电和无线充电对硬件性能有什么不同要求？随着无线充电技术的发展，有线充电在未来会被完全取代吗？对此，《科技日报》记者采访了国内相关专家。

通过电磁感应给手机无线充电

简而言之，无线充电技术是一种非物理接触的电力传输方法，并且对充电器的位置没有限制。使用时，只需将移动设备放在充电板上即可完成充电。

目前，无线充电作为一种便携式充电方式，已经应用于生活的许多领域，其应用范围主要包括各种低功耗电子设备，如手机、平板电脑、电动牙刷、手链、电子表、电子眼镜等。

在公共区域，无线充电技术经常被用来提供公益或租赁充电服务，并将成为未来生活中的一个重要应用场景，如为电动汽车摆脱笨重的充电电缆，实现随时随地充电。

那么，这项技术是如何完成充电的呢？“无线充电技术起源于1890年尼古拉特斯拉的无线电力传输思想。主要的理论基础是电磁感应，它可以简单地理解为‘电生磁和磁生电’的原理。”厦门大学信息学院副院长洪学敏教授说。

以手机的无线充电器为例，洪学敏解释说，无线充电器里有一个磁芯，上面绕着一个线圈。当充电器内的电流通过线圈时，会产生感应磁场，电磁场会在空间中传播。同时，手机中有一个相应的接收线圈，可以在一定的空间接收充电器发出的电磁场，经过一定的电路处理后给手机充电。

随着充电技术的不断发展，无线充电可以通过磁共振、电场耦合和无线电波传输来实现。然而，专家认为，几种主要的无线充电方法各有利弊，而近乎完美的无线充电方法尚未出现。

“电磁感应是可以大规模推广的最成熟的方式。它对环境有很强的适应性，已经商业化和工业化。”华东师范大学通信与电子工程学院和上海多维信息处理重点实验室的李庆利教授表示，该方法使用的电磁波频率较低，远场只有少量电磁波，因此不会对其他设备造成太大的电磁干扰。然而，这种方法的充电效率较低，难以满足大功率电器的充电要求。

此外，磁共振无线充电方法具有传输距离长、一对多无线充电的优点，适合未来新能源汽车无线充电、公共场所无线充电热点布置等应用场景，但技术发展还不够成熟。同时，无线电波与电场耦合无线充电技术未来的工业应用场景需要进一步探索

《科技日报》记者了解到，目前有线充电非常成熟，硬件上只需要相应的接口和电源管理接口电路。与有线充电相比，无线充电要求更高的硬件性能。由于不同的充电方法，其充电器和接收器需要重新设计。

“例如，手机和智能手机等电子设备通常包括中央处理器和数字信号处理器。

对于加工芯片来说，无线充电的高频交变电场可能会对这些芯片产生一定程度的干扰，因此有必要在设计中加强对交变电场的屏蔽措施，或者采用抗干扰能力更强的芯片。”李庆利说。

洪学敏还指出，无线充电仍然存在掉电问题，充电时容易产生不必要的热能，使得电子设备在充电时温度明显升高。因此，要设计无线充电产品，就必须选择耐热性更好的电池。

无线充电技术逐渐成熟，这也给电子产品带来了新的变化，使得新的电子产品有了更多的新优势：首先，无线充电技术解决了消费者在有太多电子设备时电缆太多的问题；此外，电子产品的无插头设计具有很高的电源安全性，可以避免因电源线腐蚀和老化造成的漏电风险；该设备密封性能好，防水防潮性能好，可安全用于潮湿或积水的地方。

“无线充电技术极大地满足了人们对电子设备便携性和高效率的追求。可以说，无线充电技术是未来的主要趋势。”李庆利说。

用电更安全、防水防潮性更好

与传统的有线充电方式相比，无线充电技术有很多优点，但自诞生以来一直没有得到充分推广。原因不仅包括目前的技术局限，还包括人们对无线充电技术的误解。

“无线充电设备需要内置充电线圈，这使得便携式设备比有线充电方法更大，同时增加了产品成本，导致用户接受度差。此外，在实际使用过程中，无线充电的功率仍然很低，这也使得用户体验很差。”洪学敏说。

与此同时，记者还了解到，人们对无线充电还有一些顾虑，比如电磁辐射。对此，北京工业大学应用数学与科学学院副教授周洪志曾在接受采访时指出，手机无线充电会产生一定的辐射，但在保证质量和正确使用产品的前提下，这种辐射对人体几乎无害。

“未来，要实现无线技术的全面普及，学术界和工业界必须共同努力，实现技术突破。”李庆利建议，从技术角度来看，我们可以研究减少接收端线圈体积的方法，并尝试设计一种新材料的线圈；研究提高充电效率、缩短充电时间的方法，如充电波形、电路设计、新型线圈材料选择、提高电池充电电流等；鼓励制造商组建相关行业联盟，严格按照国家标准进行设计和生产，严格控制产品质量，防止收费安全事故对用户造成损害。

洪学敏认为，相应的无线充电国家标准应进一步完善，并建议国家给予更多的政策支持，促进产学研结合。同时，要大力宣传无线充电的安全性和优势，让用户逐步消除对无线充电的误解。