MAKING WIRELESS TRULY WIRELESS: THE NEED FOR A UNIVERSAL WIRELESS POWER SOLUTION
David W Baarman
Director of Advanced Technologies, Fulton Innovation
2009年9月

無線電源技術(shù)（Wireless_Power）并非一項(xiàng)新技術(shù)，它在過去的180年間已經(jīng)取得了不同形式的發(fā)展與不同程度的成就。然而，直到最近有了微處理器(microprocessor)，無線電源才成為解決有線技術(shù)因控制無效或缺乏控制而引起的安全及其它問題的有效方案。一些公司和高等學(xué)府最近提出了一些方案，以解決延誤高效無線電源廣泛應(yīng)用這個(gè)問題，但是這項(xiàng)積極發(fā)展面臨著新的挑戰(zhàn)，例如：專屬技術(shù)和推出國際通用標(biāo)準(zhǔn)的矛盾。消費(fèi)者調(diào)查顯示，通用標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)最好的方案，因此現(xiàn)在取決于有意于開發(fā)和制造這些方案的公司研制一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這樣世界各國的消費(fèi)者可以在一個(gè)唯一通用的標(biāo)準(zhǔn)下給不同品牌、不同用電需求的設(shè)備充電。像Wi-Fi聯(lián)盟為無線網(wǎng)絡(luò)所做的貢獻(xiàn)一樣，這個(gè)解決方案可以創(chuàng)造一個(gè)指導(dǎo)人們?nèi)绾问褂秒娫吹男聟f(xié)議。

漢斯.克里斯蒂安.奧斯特（Hans Christian Orsted）、邁克.法拉第（Michael Faraday）、尼古拉.泰斯拉（Nikola Tesla）、伽利爾摩.馬可尼（Guglielmo Marconi）等知名人物在過去180年中提出無線電源（wireless power）的概念，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了研發(fā)。從此，無線電源技術(shù)便承載了提高全球的消費(fèi)者的便利性和自由程度的厚望。

由于無線電源技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了數(shù)年，所以更多的公司已經(jīng)并將繼續(xù)利用電感耦合、傳導(dǎo)連接和射頻這幾種技術(shù)推出專屬性方案。然而，將無線電源推向市場的專屬性方案則面臨著一個(gè)潛在困難，其反映了當(dāng)前有線電源技術(shù)面臨的最大問題，即為消費(fèi)者提供一個(gè)可以給不同品牌、不同用電需求的多種設(shè)備充電的唯一的、全球普遍適用的方案。

該方案是以Wi-Fi聯(lián)盟等組織為榜樣，并通過國際開發(fā)商、制造商與經(jīng)銷商的聯(lián)合組織推出了唯一的國際標(biāo)準(zhǔn)，作為世界無線電應(yīng)用的藍(lán)圖。通過這種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)無線電源大規(guī)模一體化，所以諸如供應(yīng)鏈因素、價(jià)位、裝置和基礎(chǔ)設(shè)施一體化、效率、安全、多種用電需求這樣的問題就迎刃而解了，最終將無線電源從科幻作品的太空帶至切實(shí)可行的真實(shí)世界中，消除最后的電源線。

平臺(tái)已經(jīng)鋪就

我們生活在一個(gè)飛速發(fā)展，便利性、連通性和自由程度不斷升級(jí)的世界。這是一個(gè)無線電源和通信革命的時(shí)代：從掌上電子產(chǎn)品到家用電器，到交通，無一不利用無線技術(shù)將便利性、互動(dòng)性和監(jiān)控水平提到一個(gè)新高度。由于藍(lán)牙、Wi-Fi、射頻（RF）、超寬帶（UWB）和全球定位系統(tǒng)（GPS）這些技術(shù)的應(yīng)用，無線電已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，但是電源線卻成為阻礙消費(fèi)者實(shí)現(xiàn)完全無線生活的羈絆。全球供電聯(lián)盟組織的調(diào)查顯示，對(duì)于全球每年生產(chǎn)和發(fā)運(yùn)的幾十億電源適配器，消費(fèi)者在考慮制造、可用性、浪費(fèi)和環(huán)境影響的同時(shí)，也追求“簡單、易充電和方便”，因而激發(fā)了人類研究無線電源方案的極大興趣。

在芝加哥市場調(diào)查機(jī)構(gòu)思緯公司（Synovate）的配合下，綠色插頭組織（Green Plug：www.greenplug.us），一個(gè)為電子產(chǎn)品提供獨(dú)立插頭的機(jī)構(gòu)，調(diào)查了1千名網(wǎng)上消費(fèi)者對(duì)購買消費(fèi)類電子產(chǎn)品的看法，特別是對(duì)那些不能與其他產(chǎn)品共用外接電源的產(chǎn)品的看法。

根據(jù)2008年4月組織的問卷調(diào)查，“31%的受訪人表示他們認(rèn)為不兼容電源純屬浪費(fèi)，他們有一堆沒用的適配器閑置在一邊；而30%的人認(rèn)為這種狀況十分令人煩惱——如果出門時(shí)忘了攜帶合適的充電器，就不能使用像筆記本電腦、手機(jī)、相機(jī)和音樂播放器這些重要的設(shè)備。另外18%的人表示他們以前從來沒考慮過這種情況；13%的人認(rèn)為這種情況事實(shí)上并沒有對(duì)他們?cè)斐刹槐悖?%的人認(rèn)為這樣費(fèi)用太高——如果他們上班、上學(xué)或出行時(shí)忘了帶合適的充電器，他們就不得不買替代品。”

消費(fèi)者的需求，加之在過去十年中那些提供可行無線電源方案公司的出現(xiàn)，加速了無線電源方案走向市場的步伐，從專屬墊板和自適應(yīng)方案，到要求國際標(biāo)準(zhǔn)的集成近場和傳播技術(shù)，——都在追尋正確的答案。

挑戰(zhàn)——無線電源作為一種產(chǎn)業(yè)而出現(xiàn)

由于新興的無線電產(chǎn)業(yè)中出現(xiàn)的消費(fèi)需求以及多種解決方案，包括從電感耦合、傳導(dǎo)連接到射頻和其它傳播技術(shù)，各種消費(fèi)和開發(fā)層次的問題也隨之出現(xiàn)了。無線電安全嗎？附加成本是什么？這項(xiàng)技術(shù)如何邁向市場？其效率高嗎？有沒有普遍通用的解決方案？這項(xiàng)技術(shù)可以生產(chǎn)多少電？除了這些不斷增加的問題，一個(gè)許多有線電源技術(shù)已經(jīng)面臨的挑戰(zhàn)也開始出現(xiàn)：各公司開始回應(yīng)這些問題并且迅速開發(fā)專有應(yīng)用技術(shù)爭先上市，而不是推出一個(gè)解決這些問題的國際標(biāo)準(zhǔn)。

這種做法割裂了無線電產(chǎn)業(yè)，以至于媒體和私營社會(huì)媒體對(duì)此議論，根據(jù)具體實(shí)施的技術(shù)方案，人們看到的有時(shí)是從不同視角互相矛盾的答案，從而造成了關(guān)于市場上技術(shù)看法的混亂局面，無形中延緩了新的有效無線電源方案的實(shí)施。

解決方案——通力合作，推出無線電源標(biāo)準(zhǔn)

無線電源是一種改變?nèi)祟惿罘绞降募夹g(shù)。正如藍(lán)牙和Wi-Fi技術(shù)，它徹底改變了人們的生活方式，為人們提供更高水平的可移動(dòng)性、便利性和安全性。它可以在不同用電需求、不同產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品的開發(fā)和使用過程中，增加產(chǎn)品價(jià)值，提升靈活性。因此，非常有必要推出一個(gè)技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，為其廣泛應(yīng)用和融入消費(fèi)者生活方式提供最大機(jī)會(huì)。通用標(biāo)準(zhǔn)的可能性將在消費(fèi)者給他們的設(shè)備充電時(shí)提供方便，不管什么品牌，將毫無適配器和電源線方面的障礙。這些都是全球關(guān)于無線電源的最新話題，如果沒有一個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)，困難將依舊存在。

除了各公司開發(fā)專屬技術(shù)有關(guān)的困難，表現(xiàn)為各種用電層次的細(xì)分市場的數(shù)量是必須考慮的另一個(gè)重要因素。顯而易見，人們需要能夠滿足比單個(gè)制造商一般所能想象的更廣闊的市場的技術(shù)。關(guān)于60瓦的電源可為任何60瓦以下的設(shè)備供電并且滿足適當(dāng)?shù)脑O(shè)備需求的觀念以前被認(rèn)為成本高昂。有了這樣先進(jìn)、低成本的供電技術(shù)，這種可能即將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。這種理念的推行需要與消費(fèi)者的期望保持一致。如果不把推出通用標(biāo)準(zhǔn)放在首要位置，那么勢必會(huì)限制無線供電技術(shù)的普遍推廣應(yīng)用。

除了要解決通用方案可行性方面的問題，一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)同開發(fā)也可以解決影響無線電技術(shù)廣泛應(yīng)用的其他重點(diǎn)問題。

這些問題中最突出的是“雞還是蛋”的問題，它給制造商何時(shí)投資無線電技術(shù)造成了困難。設(shè)備制造商在進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)之前要求基礎(chǔ)設(shè)施到位，而基礎(chǔ)設(shè)施制造商在大規(guī)模生產(chǎn)之前需要能與他們產(chǎn)品配合使用的各種設(shè)備。雙方的顧慮都有道理。通過獨(dú)立開發(fā)專屬技術(shù)，這個(gè)問題導(dǎo)致了一個(gè)潛在僵局，該技術(shù)應(yīng)用可能會(huì)被推遲數(shù)年。設(shè)備制造商和基礎(chǔ)設(shè)施制造商通過共同努力將找出可以滿足雙方各自的需求的方案。另外，通過共同的開發(fā)和生產(chǎn)活動(dòng)，各制造商將更好地滿足消費(fèi)者對(duì)綜合通用解決方案的需求。綜合考慮這些因素，到頭來，很明顯設(shè)備的生產(chǎn)需要促進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施。無論如何，基于接受的消費(fèi)拉動(dòng)將最終決定工業(yè)應(yīng)用的程度和進(jìn)入市場的時(shí)間。

除了“雞還是蛋”的問題，還有其它同等重要的問題，可以通過無線電產(chǎn)業(yè)的共同努力推出一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)來解決。供應(yīng)鏈開發(fā)和產(chǎn)品成本是一個(gè)給技術(shù)整合造成潛在負(fù)面影響的重要因素。只要當(dāng)主要參與者運(yùn)用了他們的集體才智和方案，無線電源的潛能才可以立即釋放出來。通過與芯片組制造商的合作、共同開發(fā)設(shè)計(jì)方案，諸如實(shí)施成本、安全、效率和環(huán)境影響這樣的問題都會(huì)有所緩解，并且創(chuàng)造無線電市場繁榮的環(huán)境。

eCoupled方案

正如Wi-Fi聯(lián)盟的模式一樣，F(xiàn)ulton創(chuàng)新公司一直與廣大伙伴們緊密合作，包括無線電源聯(lián)盟、各主要電子產(chǎn)品細(xì)分市場的領(lǐng)頭羊和其它無線電源公司，致力于創(chuàng)建并推出無線電源國際標(biāo)準(zhǔn)。首先，應(yīng)制定一個(gè)適用于低電量產(chǎn)品（5瓦及以下）的標(biāo)準(zhǔn)。不過，F(xiàn)ulton公司已經(jīng)推出了中高級(jí)供電方案，為各公司開發(fā)高端產(chǎn)品提供了新的機(jī)會(huì)，為開發(fā)適用于不同品牌和不同用電需求的互通無線電源技術(shù)提供更大的可能性。

Fulton公司在無線電源開發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域擁有各類已批準(zhǔn)的、公開的和待批的專利共計(jì)400多項(xiàng)，掌握著許多領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，除了低功率輸電之外，還包括中高功率領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)。Fulton公司利用一種名叫超低備用電源的技術(shù)可將無線電源系統(tǒng)中的電量消耗降至最低，其效能可與有線電源系統(tǒng)相媲美。了解了用戶的充電周期和為設(shè)備供電的習(xí)慣之后，F(xiàn)ulton公司已經(jīng)設(shè)計(jì)了一個(gè)注重總電量消耗和供電便利性的系統(tǒng)。在一些情況中，備用電源的電耗實(shí)際上比使用過程中電耗更讓人擔(dān)憂。備用電源的損耗是常規(guī)操作的七倍之多。

調(diào)查顯示，消費(fèi)者厭煩因便攜式設(shè)備用電結(jié)束后斷開電源的不便，而超低備用電源則可以實(shí)現(xiàn)該過程的自動(dòng)化。多系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)作將電量消耗降至最低，并提供普遍通用的無線電源是智能無線供電必須實(shí)現(xiàn)的一部分。以下圖表中提供的示例可以說明備用電源是如何影響整體效率的。

應(yīng)該注意的是，無線電源的效率通常被放在簡單有線電源的框架下考慮。在一些情況中確實(shí)如此，但是在典型的情況下，墻體供電或源頭供電的部件、連接器、被供電的設(shè)備、充電器和電力管理等因素也都在這種比較中發(fā)揮作用。這就是無線電源可與有線電源媲美的原因。在這種對(duì)比中，有了超低備用電源技術(shù)，無線電源可以提供更大的供電范圍。

另外，據(jù)《1394行業(yè)協(xié)會(huì)技術(shù)概要》，“許多電子產(chǎn)品配備的“壁瘤(譯者注：充電器)”，也稱為“能量吸血鬼”，經(jīng)常是線性供電，效率大約為30%到40%。那就意味著它們要消耗所連接的供電設(shè)備使用電量的70%。糟糕的是，設(shè)備關(guān)閉后，它仍在消耗電能。”這樣浪費(fèi)的電能不僅導(dǎo)致了壁瘤的低效，而其也產(chǎn)生了廢棄之后的環(huán)境影響。單單在2008年，全世界就生產(chǎn)了32億臺(tái)外接電源，其中有7.37億臺(tái)銷往美國。

甚至美國一國就有4.34億臺(tái)外接電源將被淘汰，只有12.6%將被回收利用，仍有3.79億臺(tái)被填埋。這些電源設(shè)備不會(huì)自行消失。據(jù)美國環(huán)保署(EPA)，“這些電源由有毒物質(zhì)制成，沒有太多可回收利用的部件，因而不受回收利用者的青睞�！�

除了跨低、中、高功率應(yīng)用的重要網(wǎng)際協(xié)議（IP）的開發(fā)，F(xiàn)ulton公司已經(jīng)與芯片組開發(fā)、創(chuàng)新產(chǎn)品流程和材料開發(fā)、供應(yīng)鏈、銷售渠道管理等領(lǐng)域的巨頭建立了良好關(guān)系，并且與無線電源聯(lián)盟通力合作，致力于無線電源標(biāo)準(zhǔn)的推出。

Fulton公司承諾要開發(fā)供世界消費(fèi)者廣泛應(yīng)用的最可行的電源方案，這也是面向所有電子產(chǎn)品制造商、無線電源開發(fā)商、高等學(xué)府、管理部門和其它有興趣的組織的公開邀請(qǐng)，邀請(qǐng)大家參與到全球無數(shù)的輸電技術(shù)應(yīng)用中的無線電源整合的開發(fā)和對(duì)話中來。

結(jié)論

無線電源是一個(gè)令人振奮的新領(lǐng)域，為世界各地的制造商和消費(fèi)者提供了新的機(jī)遇。這方新領(lǐng)域?qū)⒃谑袌黾?xì)分和產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面發(fā)揮主要影響，另外，它將提供環(huán)保節(jié)能技術(shù)，簡化人類與基礎(chǔ)設(shè)施的接觸、開創(chuàng)設(shè)備及補(bǔ)充產(chǎn)品設(shè)計(jì)的新方法。隨著該技術(shù)達(dá)到頂端水平，實(shí)現(xiàn)了在消費(fèi)者中的廣泛應(yīng)用，工程和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、無線電源方案提供商、制造商和管理部門必須緊密協(xié)作，確保滿足當(dāng)前和未來消費(fèi)者的需求，把國際通用技術(shù)的開發(fā)放在首位。只有這樣，全球電力傳輸才能發(fā)揮潛能，讓無線真正實(shí)現(xiàn)無線。

作者介紹：
大衛(wèi).巴爾曼（David W Baarman）是Fulton創(chuàng)新公司的高級(jí)技術(shù)總監(jiān)、eCoupled智能無線電源技術(shù)的首席研發(fā)人。巴爾曼先生負(fù)責(zé)eCoupled技術(shù)及Fulton創(chuàng)新公司其它技術(shù)的技術(shù)監(jiān)督和開發(fā)。
巴爾曼先生于1997年加入安利公司，并在eSpring凈水器中首次應(yīng)用了智能型電感耦合技術(shù)。擁有在消費(fèi)品和工業(yè)用品開發(fā)領(lǐng)域20多年的領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)，巴爾曼先生對(duì)eSpring中的技術(shù)作了進(jìn)一步研發(fā)，使其可為包括有著不同用電需求的消費(fèi)電子產(chǎn)品等日常技術(shù)應(yīng)用供電。
在巴爾曼先生的努力下，eCoupled技術(shù)已經(jīng)在美國以及全球范圍內(nèi)被人們所認(rèn)知，同時(shí)于2008年5月收購了前競爭對(duì)手Splashpower公司。巴爾曼先生已擁有350多項(xiàng)已批準(zhǔn)或待批的美國和國際專利。

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