這些年，Google、蘋果、三星一起追的技術 — 無線充電

在過去的百年之中，作為電器與插座之間的連線，電線已經(jīng)成了一種習慣且不可或缺的存在。儘管無線充電技術在實驗室中已存在多年，卻始終因為需求不高而無法量產(chǎn)。不過，這一切將在不久的未來改變，一場以無線充電為主角的科技革命，正以近年來被廣泛使用的各種行動設備為先鋒，悄悄地拉開序幕。   〈繪圖：默伊〉 智慧型手機普及后，有句話也變得常聽到 —「我手機沒電了」。排名在這句話之后的是「你有行動電源嗎？」、「你有帶線嗎？」、「能借我先充個幾分鐘嗎？」 現(xiàn)在的智慧手機需要充電的頻率比十幾年前的小海豚或 Nokia 3310 還來得頻繁，因為手機需要支援的功能越來越多，但電池技術卻沒有相對應的突破，消費者只好提醒自己在包包里放個行動電源，辦公室跟家里都放一條充電線。也因為電池技術遲遲沒有大幅進步，科技研發(fā)方向便比白海豚早一步學會轉彎，從「提升手機續(xù)航力」轉變?yōu)椤缸尦潆娮兊酶鼮榉奖愫唵巍埂?在這樣的時空背景下，無線充電（wireless charge）技術因應而生。  

無線充電原理

無線充電的基本原理是高中物理課教過的電磁感應：充電器里面包含一個傳送線圈，這個線圈可以將電流轉變?yōu)榇艌觥６诮邮斩?（可以包含在手機里）則利用另外一個接收線圈將感應到的磁場轉換回電流。如此一來，接收端就可以在不插線的情況下，由充電器接收電能。 無線充電原理示意圖
圖片來源：synergytek  截至 2013 年底，全球約有 62 支手機支援無線充電，各大品牌如 Google nexus 系列、Nokia Lumia 系列等都在其中，hTC 也有好幾支手機支援。Apple 更在 2013 年揭露的一項專利里明確指出，他們有計劃讓所有 iMAC 的周邊裝置，如鍵盤、滑鼠、ipod等，都能夠透過 iMAC 無線充電，這樣一來，整張電腦桌上就不再會有電線存在了。一眼望去，無線充電儼然是未來不可避免的趨勢。 但是，稍微冷靜想想，無線充電之于有線充電，并不像當年無線網(wǎng)路之于有線網(wǎng)路那樣能替使用者帶來壓倒性的便利。目前宣稱「無線」的無線充電，是不能讓你把手機隨便扔在房間某個角落都能充電的；而是得乖乖地放在距離充電器不超過數(shù)公分的地方，而充電器本身也必須要插電。這樣一想，唯一的差別只有――省下充電器插進手機這個步驟。 這幺小的改變，值得投入這幺多研發(fā)，值得消費者掏腰包嗎？ 值得的。所謂「善弈者謀勢，不善弈者謀子」，意思是擅于下棋的人懂得全盤考量，著眼于未來的趨勢；不擅下棋的人，僅專注于眼前的得失。許多科技大廠著眼于無線充電，正是相中了它擁有改變未來的潛力。各位讀者不妨想像自己是公司決策者，這盤無線充電的棋，你會怎幺下呢？  

第一子：行動通訊

跟有線充電器比起來，無線充電器擁有一些難以掩蓋的優(yōu)勢： 1. 多點充電：傳統(tǒng)充電器只能充一支手機，無線充電器可以為多支手機同時供應電力。這個優(yōu)勢目前還不明顯，畢竟很少人同時擁有多支手機 (除非你想把手機放在媽媽房間跟她共用一個充電器 …)。但隨著穿戴式設備興起，手錶、眼鏡加上兩支手機，或許你就會放棄四條線加上四個傳統(tǒng)充電器而選擇一臺無線充電器。 一對多無線充電器
圖片來源：Powerbyproxi 2. 隱藏設計：充電器其實說穿了，只是一個線圈加上一些電路，所以可以整合到任何外觀具有平面的設備中（目前還需要是平面，以后就不需要了）。像是檯燈的燈座、電腦或電視螢幕的底座、個人電腦頂部等。消費者或許不會特別去買一臺無線充電器回家為手機充電，但在挑選兩臺規(guī)格差不多的個人終端時，或許就會多付幾百元選擇具有無線充電功能的電腦。 華碩所推出支援無線充電之高階機種
圖片來源：Asus 3. 無所不在：試想，如果你在咖啡店念書或是在捷運站等人，發(fā)現(xiàn)手機快沒電了只要往旁邊桌上一擺就開始充電，從此你還需要擔心手機沒電嗎？利用前述的隱藏式設計，無線充電器可以被嵌入各種各樣的家具、家電乃至建筑物中。想像一下，從此出門不再需要行動電源、不再需要帶充電線、不再需要找插座，這該具有多大的便利性，又意味著怎樣巨大的市場呢。 事實上，比利時的魯汶車站、阿姆斯特丹機場、或美國某幾間星巴克，都已經(jīng)推出無線充電服務，消費者只要把手機擱在桌上特定的位置就能充電。那手機沒電時，前方有兩間咖啡廳，兩間都有咖啡，但只有一間可以讓你充電，你會選擇哪一間呢？ 星巴克提供的無線充電服務 （手機下方黑色圓盤即是無線充電器）
圖片來源：ComputerWorld 4. 完全防水：無線充電的關鍵不僅僅在于少了一條線，更重要的是移除了充電接口。這對 Google 眼鏡、智慧型手錶等穿戴式設備來說是相當重要的，因為這類設備要求防汗、防水，而移除充電接口可以讓穿戴式設備防水功能更好。 高通推出的無線充電智慧錶
圖片來源：Digital Spy  無線充電讓「充電」這件事更不著痕跡地鑲進我們的日常生活之中，順應未來科技與生活結合的趨勢。  

第二子：家電用品

無線充電是一項能應用在所有電器設備上的技術。想像一下，傳統(tǒng)的廚房里需要一條延長線，常常不是因為電線太短，而是因為插座太少?？鞠洹⒐瓩C、麵包機、電鍋、微波爐，插得密密麻麻，彷彿保險絲隨時都會燒斷。 無線充電不僅可以幫你拔掉這條延長線，連插座都不用了。 中國最大家電商青島海爾集團于 2013 年推出的「無尾系列家電（Wuwei）」即是瞄準這項應用。這些不需要電源線的電鍋、果汁機，將取代傳統(tǒng)的家電而讓整間廚房變得更加清爽且安全。拿掉了電線，就不再需要插座，自然也不會漏電、觸電。使用時只要將電器放在流理臺上的某些特定位置，就自然可以開始運作。 而將充電器整合進流理臺之后，電路就可以與整間房子的供電系統(tǒng)結合并重新設計，降低因同時使用過多電器所造成的走火風險。換句話說，無線充電技術帶來的影響不僅限于電器用品，還及于家具、配線、裝潢以及建筑設計。 海爾集團推出之無尾系列家電，果汁機下方圓盤即為無線充電器
圖片來源：新文化網(wǎng)  

 第三子：交通運輸

隨著燃油的消耗及油價的上漲，電動車的普及是不可避免的趨勢。但電動車有一個顯而易見的缺點，就是充電耗時甚久。萬一出門在外車沒電，有多少人愿意在充電站前等待半小時乃至一小時為汽車充電呢？但不充又不行，難道要賭一下會不會沒電拋錨在路邊嗎？ 讓我們換一種思考的角度，如果電動車可以無線充電，那只要在停車格上嵌入無線充電器，不就可以解決充電時等待的問題嗎？駕駛人無論是路邊停車、逛百貨公司停地下室、乃至一般停車場停車的同時都可以為汽車充電，這樣在技術上并沒有縮短電動車充電的時間，但利用的是本來就有的停車時間而不需要額外的等待時間。  如此一來，只要電動車足夠普及，我們還會需要加油站嗎? 紐約街頭的實驗 – 在停車格里的水溝蓋整合無線充電器
圖片來源：ZME Science  南韓科學技術院和高通（Qualcomm）還各自做過研發(fā)專案，將無線充電器鋪設在道路上，讓電動車能在道路上邊運行邊充電。這主要是為了固定運行路線的車輛而設計的，在南韓的例子是公車系統(tǒng)，而高通針對的是賽車。  

第四子：專業(yè)領域市場

經(jīng)過前三子，各位應該可以感受到無線充電的龐大商機。但事實上，無線充電的潛能還不只于此。顛覆完大眾市場后，無線充電還可以滲透到許多專業(yè)領域，讓許多原本不可能的應用實現(xiàn)。比方說醫(yī)療領域里，植入人體的電子儀器無法使用傳統(tǒng)的有線充電，當電池耗盡時就得重新開刀更換電池，造成許多醫(yī)療電子儀器不便利、甚至不可行。但如果使用了無線充電，即可以解決這個問題。先前介紹過的膠囊內(nèi)視鏡，預計在未來即會加入無線充電的功能。 另一項無線感應網(wǎng)路（wireless sensor network）技術，常應用于環(huán)境監(jiān)測，例如在辦公室里裝滿溫度感應器，便可即時得知辦公室各區(qū)域的室溫，進而最佳化空調(diào)系統(tǒng)。這種無線感應網(wǎng)路，感應器的數(shù)目龐大，無法使用有線充電，也沒辦法一顆顆電池慢慢換，唯有依賴像無線充電這樣的技術，或是利用周遭天然能源發(fā)電，才能確保能長期使用無線感應網(wǎng)路。  無線充電技術的愿景是創(chuàng)造一個沒有電線的世界，而不僅僅是為了單一產(chǎn)品而存在。  

無線充電的障礙

然而，無線充電迄今沒有全面普及，許多應用也依然停留在實驗產(chǎn)品的階段，自然是有著各方面的原因。有些是技術上的原因，比如充電效率雖然不低，但與有線充電比起來依舊差強人意。 有些是實作上的安全問題，比如路邊的無線充電停車格可能會漏電，電死路過的小動物。根據(jù)研究顯示，無線充電運作時，放在充電器上的金屬物品會因為電磁效應而升溫，電磁波對人體健康的疑慮更是從來沒少過。因此，方便是方便了，但在大規(guī)模採用之前，人們還需要更嚴格的國際認證與檢驗標準。 其次是政治因素。目前國際間有三大制定無線充電標準的聯(lián)盟，分別是無線充電聯(lián)盟（WPC）、無線電力聯(lián)盟（A4WP）與電力事業(yè)聯(lián)盟 （PMA）。不同聯(lián)盟間的競爭就像當年 WiMAX 與 LTE 的 4G 之爭一樣。在沒有塵埃落定之前，許多業(yè)者依然會持觀望態(tài)度，不愿意針對某一項標準投入大量資源。  

結論

根據(jù) IHS Technology 的研究報告指出，全球無線充電市場在 2013 年雖然僅約 2 億美金左右，但之后幾年將大幅成長，預計在 2018 年時達到 80 億美金。四十倍的巨幅成長，充分顯示了國際間對無線充電市場的樂觀期望。 無線充電技術的愿景是創(chuàng)造一個沒有電線的世界，是一項被期許可以改變?nèi)祟惿罘绞降目萍几锩?。在不遠的將來，當你看到周圍的人都把手機擱在桌上充電，而你得默默從包包里掏出電源線找插座時，你就知道該去買一只支援無線充電的手機了。   本文出自有物報告。 作者簡介 朱峰森博士: 宏達國際電子（HTC） 在國際標準會議中之代表，也是目前唯一同時參與三大國際無線充電標準會議之臺灣代表。 賴以威博士：任職中研院的EE PhD，曾于德國、香港、日本、美國外派研究。 喜歡將理工的訓練應用來觀察生活，推廣數(shù)學教育。受邀至多所大學、高中演講。 現(xiàn)為有物報告 (yowureport)、聯(lián)合報《閱讀數(shù)學》、CAREhER 、今周刊、均一教育平臺、泛科學(PanSci)、果殼網(wǎng)專欄作家，著有散文集《再見，爸爸》、譯有《平面國》。 最愛的名言是 ： "If people do not believe that mathematics is simple, it is only because they do not realize how complicated life is." 個人臉書請點此處 有物報告取名自「言之有物」，是一個內(nèi)容深、觀點多、有時幽默的網(wǎng)路媒體。我們聚集了科技、財經(jīng)、商業(yè)的業(yè)內(nèi)人士，從專業(yè)的角度探討國際性的議題。