Qi

 　　1簡介

　　Qi是全球首個推動無線充電技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化組織——無線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium，以下簡稱“聯(lián)盟”)推出的“無線充電”標(biāo)準(zhǔn)，具備便捷性和通用性兩大特征。首先，不同品牌的產(chǎn)品，只要有一個Qi的標(biāo)識，都可以用Qi無線充電器充電。其次，它攻克了無線充電“通用性”的技術(shù)瓶頸，在不久的將來，手機(jī)、相機(jī)、電腦等產(chǎn)品都可以用Qi無線充電器充電，為無線充電的大規(guī)模應(yīng)用提供可能。 "Qi"這個圖標(biāo)是漢語中“氣”的拼音(Qi)，含義為是“在亞洲哲學(xué)中代表“元氣”-一股無形的能量 。

　　2發(fā)布

　　國際無線充電聯(lián)盟(Wireless Power Consortium，WPC)2010年8月31日上午在北京釣魚臺國賓館發(fā)布Qi無線充電國際標(biāo)準(zhǔn)，將該標(biāo)準(zhǔn)引入中國。

　　3技術(shù)

　　基本原理

　　Qi基于電磁感應(yīng)原理進(jìn)行輸電。感應(yīng)耦合電能傳輸系統(tǒng)的基本原理如右圖所示。這個系統(tǒng)由發(fā)射器線圈L1和接收器線圈L2組成，兩個線圈共同構(gòu)成一個電磁耦合感應(yīng)器。發(fā)射器線圈所攜帶的交流電生成磁場，并通過感應(yīng)使接收器線圈產(chǎn)生電壓。這種電壓可用于為移動設(shè)備供電或為電池充電。

　　電能傳輸效率取決于感應(yīng)器之間的耦合(k)和它們的品質(zhì)(Q)。(見優(yōu)值因數(shù))

　　耦合不僅與兩個感應(yīng)器(z)之間的距離以及相對大小(D2 /D)有關(guān)，還與線圈的形狀和它們之間的角度有關(guān)(圖上無顯示)。

　　系統(tǒng)概述

　　Qi無線充電系統(tǒng)由基站和移動設(shè)備組成?；景粋€或多個發(fā)射器，發(fā)射器將提供用以接收的能量。移動設(shè)備包含一個接收器用來提供電能給負(fù)載(如電池)，接收器還將為發(fā)射器提供信息。發(fā)射器內(nèi)有能量轉(zhuǎn)換單元，將電能轉(zhuǎn)換為無線能源信號，接收器內(nèi)的能量收集單元則將無線能源信號轉(zhuǎn)換為電能。接收器將根據(jù)需要將電能輸送至負(fù)載，發(fā)射器根據(jù)接收器的需要適配能量傳遞。[5]

　　耗電量

　　影響耗電量的一個重要因素是充電效率。Qi的無線充電器與有線充電器的組件相同(交流轉(zhuǎn)直流電源適配器連同充電電子產(chǎn)品)，但通過無線連接取代了電源適配器與手機(jī)之間的銅線。無線連接的效率遠(yuǎn)不及銅線，但經(jīng)過精心設(shè)計，無線連接至少能達(dá)到70%的傳輸效率。

　　而另一個因素則是待機(jī)耗電。假設(shè)這些人一直將充電器插在電源上，待機(jī)時的耗電量幾乎等于電池充電時的耗電量。而Qi大幅降低了待機(jī)功率，并演示了一個待機(jī)耗電僅0.0001瓦(100微瓦)的系統(tǒng)。

　　以下是Qi官網(wǎng)上的估算：

　　我們估計，在一般情況下，如果您用一個無線充電器取代兩個有線充電器，則無線充電器與有線充電器效率相當(dāng)。相關(guān)計算的詳情如下。

　　有線充電器耗電量

　　首先計算一個傳統(tǒng)手機(jī)充電器的耗電量。此類充電器就是所謂的“外接式電源適配器”。能源之星網(wǎng)站提供了大量數(shù)據(jù)。登錄該網(wǎng)站可以發(fā)現(xiàn)，一般情況下，符合Energy Star標(biāo)準(zhǔn)的交流轉(zhuǎn)直流電源適配器：

　　滿載時的效率：5瓦的電源適配器的平均效率為72%

　　空載時的耗電量：5瓦的電源適配器的平均耗電量為0.12瓦，一些特別好的電源適配器的耗電量僅為0.01瓦。

　　假設(shè)您每天使用電源適配器1小時，其余時間一直將電源適配器插在電源上。充電完畢后，人們通常不會將電源適配器和底座從電源上拔出。雖然這種做法并不可取，但卻很常見。

　　由此產(chǎn)生的總耗電量如下：

　　充電：1小時*2瓦/72% = 2.8瓦時(假設(shè)一個5瓦的充電器在一次完整的充電中平均供電2瓦)

　　待機(jī)(空載)：23小時*0.12瓦 = 2.8瓦時

　　由此可見，待機(jī)耗電量在手機(jī)充電器的總耗電量中所占比重很高。

　　無線充電器的耗電量

　　我們的無線充電器同樣包含一個交流轉(zhuǎn)直流電源適配器。假設(shè)其效率同樣為72%以及待機(jī)耗電量同樣為0.12瓦。[注：無線充電器的待機(jī)耗電量遠(yuǎn)低于0.12瓦，此處僅為方便對比說明。]無線充電連接的傳輸效率一般為70%。我們假設(shè)利用該無線充電器取代2個有線充電器，總耗電量為：

　　充電：1小時*4瓦/ 72% / 70% = 7.9瓦時(同時為2臺裝置充電)

　　待機(jī)(空載)：23小時*0.12瓦 = 2.8瓦時

　　與有線充電器的對比

　　兩個有線充電器的總耗電量：2 * ( 2.8 + 2.8 ) = 11.2瓦時

　　一個為兩臺裝置充電的無線充電器的總耗電量：7.9 + 2.8 = 10.7瓦時

　　由此可見，兩者的總耗電量大致相當(dāng)。雖然無線傳輸?shù)男拭黠@不如銅線傳輸，但是當(dāng)利用無線充電器取代多個外接式電源適配器時，無線充電器能夠減少待機(jī)耗電。

　　應(yīng)用

　　Qi可廣泛應(yīng)用于手機(jī)、MP3、照相機(jī)等手持低功率設(shè)備中。已有多款電子產(chǎn)品采用了Qi無線充電技術(shù)，代表產(chǎn)品有Nokia Lumia 920、Nokia Lumia 820(要實現(xiàn)Lumia 820無線充電，需添加Lumia 820無線)。也有許多公司成為Qi標(biāo)準(zhǔn)的成員，代表公司有海爾、飛利浦、諾基亞。

　　4展望

　　Qi現(xiàn)階段的設(shè)計目的是為5W以下的電子產(chǎn)品提供無線電力供應(yīng)，供電效率已有70%左右，相較常用的直流電源適配器72%的平均效率相差不遠(yuǎn)。而在遠(yuǎn)景計劃中，WPC計劃將Qi充電站植入到家庭、汽車、火車等各個公共場所，從而讓消費者可以隨時隨地、方便快捷地享受無線充電帶來的無限便捷。