这些年，Google、苹果、三星一起追的技术 — 无线充电

在过去的百年之中，作为电器与插座之间的连线，电线已经成了一种习惯且不可或缺的存在。儘管无线充电技术在实验室中已存在多年，却始终因为需求不高而无法量产。不过，这一切将在不久的未来改变，一场以无线充电为主角的科技革命，正以近年来被广泛使用的各种行动设备为先锋，悄悄地拉开序幕。   〈绘图：默伊〉 智慧型手机普及后，有句话也变得常听到 —「我手机没电了」。排名在这句话之后的是「你有行动电源吗？」、「你有带线吗？」、「能借我先充个几分钟吗？」 现在的智慧手机需要充电的频率比十几年前的小海豚或 Nokia 3310 还来得频繁，因为手机需要支援的功能越来越多，但电池技术却没有相对应的突破，消费者只好提醒自己在包包里放个行动电源，办公室跟家里都放一条充电线。也因为电池技术迟迟没有大幅进步，科技研发方向便比白海豚早一步学会转弯，从「提升手机续航力」转变为「让充电变得更为方便简单」。 在这样的时空背景下，无线充电（wireless charge）技术因应而生。  

无线充电原理

无线充电的基本原理是高中物理课教过的电磁感应：充电器里面包含一个传送线圈，这个线圈可以将电流转变为磁场。而在接收端 （可以包含在手机里）则利用另外一个接收线圈将感应到的磁场转换回电流。如此一来，接收端就可以在不插线的情况下，由充电器接收电能。 无线充电原理示意图
图片来源：synergytek  截至 2013 年底，全球约有 62 支手机支援无线充电，各大品牌如 Google nexus 系列、Nokia Lumia 系列等都在其中，hTC 也有好几支手机支援。Apple 更在 2013 年揭露的一项专利里明确指出，他们有计划让所有 iMAC 的周边装置，如键盘、滑鼠、ipod等，都能够透过 iMAC 无线充电，这样一来，整张电脑桌上就不再会有电线存在了。一眼望去，无线充电俨然是未来不可避免的趋势。 但是，稍微冷静想想，无线充电之于有线充电，并不像当年无线网路之于有线网路那样能替使用者带来压倒性的便利。目前宣称「无线」的无线充电，是不能让你把手机随便扔在房间某个角落都能充电的；而是得乖乖地放在距离充电器不超过数公分的地方，而充电器本身也必须要插电。这样一想，唯一的差别只有――省下充电器插进手机这个步骤。 这幺小的改变，值得投入这幺多研发，值得消费者掏腰包吗？ 值得的。所谓「善弈者谋势，不善弈者谋子」，意思是擅于下棋的人懂得全盘考量，着眼于未来的趋势；不擅下棋的人，仅专注于眼前的得失。许多科技大厂着眼于无线充电，正是相中了它拥有改变未来的潜力。各位读者不妨想像自己是公司决策者，这盘无线充电的棋，你会怎幺下呢？  

第一子：行动通讯

跟有线充电器比起来，无线充电器拥有一些难以掩盖的优势： 1. 多点充电：传统充电器只能充一支手机，无线充电器可以为多支手机同时供应电力。这个优势目前还不明显，毕竟很少人同时拥有多支手机 (除非你想把手机放在妈妈房间跟她共用一个充电器 …)。但随着穿戴式设备兴起，手錶、眼镜加上两支手机，或许你就会放弃四条线加上四个传统充电器而选择一台无线充电器。 一对多无线充电器
图片来源：Powerbyproxi 2. 隐藏设计：充电器其实说穿了，只是一个线圈加上一些电路，所以可以整合到任何外观具有平面的设备中（目前还需要是平面，以后就不需要了）。像是檯灯的灯座、电脑或电视萤幕的底座、个人电脑顶部等。消费者或许不会特别去买一台无线充电器回家为手机充电，但在挑选两台规格差不多的个人终端时，或许就会多付几百元选择具有无线充电功能的电脑。 华硕所推出支援无线充电之高阶机种
图片来源：Asus 3. 无所不在：试想，如果你在咖啡店念书或是在捷运站等人，发现手机快没电了只要往旁边桌上一摆就开始充电，从此你还需要担心手机没电吗？利用前述的隐藏式设计，无线充电器可以被嵌入各种各样的家具、家电乃至建筑物中。想像一下，从此出门不再需要行动电源、不再需要带充电线、不再需要找插座，这该具有多大的便利性，又意味着怎样巨大的市场呢。 事实上，比利时的鲁汶车站、阿姆斯特丹机场、或美国某几间星巴克，都已经推出无线充电服务，消费者只要把手机搁在桌上特定的位置就能充电。那手机没电时，前方有两间咖啡厅，两间都有咖啡，但只有一间可以让你充电，你会选择哪一间呢？ 星巴克提供的无线充电服务 （手机下方黑色圆盘即是无线充电器）
图片来源：ComputerWorld 4. 完全防水：无线充电的关键不仅仅在于少了一条线，更重要的是移除了充电接口。这对 Google 眼镜、智慧型手錶等穿戴式设备来说是相当重要的，因为这类设备要求防汗、防水，而移除充电接口可以让穿戴式设备防水功能更好。 高通推出的无线充电智慧錶
图片来源：Digital Spy  无线充电让「充电」这件事更不着痕迹地镶进我们的日常生活之中，顺应未来科技与生活结合的趋势。  

第二子：家电用品

无线充电是一项能应用在所有电器设备上的技术。想像一下，传统的厨房里需要一条延长线，常常不是因为电线太短，而是因为插座太少。烤箱、果汁机、麵包机、电锅、微波炉，插得密密麻麻，彷彿保险丝随时都会烧断。 无线充电不仅可以帮你拔掉这条延长线，连插座都不用了。 中国最大家电商青岛海尔集团于 2013 年推出的「无尾系列家电（Wuwei）」即是瞄準这项应用。这些不需要电源线的电锅、果汁机，将取代传统的家电而让整间厨房变得更加清爽且安全。拿掉了电线，就不再需要插座，自然也不会漏电、触电。使用时只要将电器放在流理台上的某些特定位置，就自然可以开始运作。 而将充电器整合进流理台之后，电路就可以与整间房子的供电系统结合并重新设计，降低因同时使用过多电器所造成的走火风险。换句话说，无线充电技术带来的影响不仅限于电器用品，还及于家具、配线、装潢以及建筑设计。 海尔集团推出之无尾系列家电，果汁机下方圆盘即为无线充电器
图片来源：新文化网  

 第三子：交通运输

随着燃油的消耗及油价的上涨，电动车的普及是不可避免的趋势。但电动车有一个显而易见的缺点，就是充电耗时甚久。万一出门在外车没电，有多少人愿意在充电站前等待半小时乃至一小时为汽车充电呢？但不充又不行，难道要赌一下会不会没电抛锚在路边吗？ 让我们换一种思考的角度，如果电动车可以无线充电，那只要在停车格上嵌入无线充电器，不就可以解决充电时等待的问题吗？驾驶人无论是路边停车、逛百货公司停地下室、乃至一般停车场停车的同时都可以为汽车充电，这样在技术上并没有缩短电动车充电的时间，但利用的是本来就有的停车时间而不需要额外的等待时间。  如此一来，只要电动车足够普及，我们还会需要加油站吗? 纽约街头的实验 – 在停车格里的水沟盖整合无线充电器
图片来源：ZME Science  南韩科学技术院和高通（Qualcomm）还各自做过研发专案，将无线充电器铺设在道路上，让电动车能在道路上边运行边充电。这主要是为了固定运行路线的车辆而设计的，在南韩的例子是公车系统，而高通针对的是赛车。  

第四子：专业领域市场

经过前三子，各位应该可以感受到无线充电的庞大商机。但事实上，无线充电的潜能还不只于此。颠覆完大众市场后，无线充电还可以渗透到许多专业领域，让许多原本不可能的应用实现。比方说医疗领域里，植入人体的电子仪器无法使用传统的有线充电，当电池耗尽时就得重新开刀更换电池，造成许多医疗电子仪器不便利、甚至不可行。但如果使用了无线充电，即可以解决这个问题。先前介绍过的胶囊内视镜，预计在未来即会加入无线充电的功能。 另一项无线感应网路（wireless sensor network）技术，常应用于环境监测，例如在办公室里装满温度感应器，便可即时得知办公室各区域的室温，进而最佳化空调系统。这种无线感应网路，感应器的数目庞大，无法使用有线充电，也没办法一颗颗电池慢慢换，唯有依赖像无线充电这样的技术，或是利用周遭天然能源发电，才能确保能长期使用无线感应网路。  无线充电技术的愿景是创造一个没有电线的世界，而不仅仅是为了单一产品而存在。  

无线充电的障碍

然而，无线充电迄今没有全面普及，许多应用也依然停留在实验产品的阶段，自然是有着各方面的原因。有些是技术上的原因，比如充电效率虽然不低，但与有线充电比起来依旧差强人意。 有些是实作上的安全问题，比如路边的无线充电停车格可能会漏电，电死路过的小动物。根据研究显示，无线充电运作时，放在充电器上的金属物品会因为电磁效应而升温，电磁波对人体健康的疑虑更是从来没少过。因此，方便是方便了，但在大规模採用之前，人们还需要更严格的国际认证与检验标準。 其次是政治因素。目前国际间有三大制定无线充电标準的联盟，分别是无线充电联盟（WPC）、无线电力联盟（A4WP）与电力事业联盟 （PMA）。不同联盟间的竞争就像当年 WiMAX 与 LTE 的 4G 之争一样。在没有尘埃落定之前，许多业者依然会持观望态度，不愿意针对某一项标準投入大量资源。  

结论

根据 IHS Technology 的研究报告指出，全球无线充电市场在 2013 年虽然仅约 2 亿美金左右，但之后几年将大幅成长，预计在 2018 年时达到 80 亿美金。四十倍的巨幅成长，充分显示了国际间对无线充电市场的乐观期望。 无线充电技术的愿景是创造一个没有电线的世界，是一项被期许可以改变人类生活方式的科技革命。在不远的将来，当你看到周围的人都把手机搁在桌上充电，而你得默默从包包里掏出电源线找插座时，你就知道该去买一只支援无线充电的手机了。   本文出自有物报告。 作者简介 朱峰森博士: 宏达国际电子（HTC） 在国际标準会议中之代表，也是目前唯一同时参与三大国际无线充电标準会议之台湾代表。 赖以威博士：任职中研院的EE PhD，曾于德国、香港、日本、美国外派研究。 喜欢将理工的训练应用来观察生活，推广数学教育。受邀至多所大学、高中演讲。 现为有物报告 (yowureport)、联合报《阅读数学》、CAREhER 、今周刊、均一教育平台、泛科学(PanSci)、果壳网专栏作家，着有散文集《再见，爸爸》、译有《平面国》。 最爱的名言是 ： "If people do not believe that mathematics is simple, it is only because they do not realize how complicated life is." 个人脸书请点此处 有物报告取名自「言之有物」，是一个内容深、观点多、有时幽默的网路媒体。我们聚集了科技、财经、商业的业内人士，从专业的角度探讨国际性的议题。