让无线真正成为无线
对通用无线电能方案的需求

David W Baarman
高级技术部总监
Fullton Innovation
2009年9月

摘要

无线电能并不是一项新技术。其不同的实施方案已经发展了180多年，并取得了或大或小的成功。但由于长久以来无线电能效率较低，亦难以控制，导致了安全等诸方面的问题，所以一直未能成为可行的解决方案以面对有线电能技术的挑战。不过近来微处理器的发明改变了这一点。最近多个公司和高等院校提出了一些方案，解决了令高效的无线电能迟迟未能普及的问题。然而，这个积极的发展又带来了一系列新的挑战，包括专有解决方案和订立具备兼容性的全球标准之间的矛盾。消费者研究显示，通用标准是更佳的选择，因此，希望开发和生产这些解决方案的公司现在需要订立一项标准，让世界各地的消费者均可在具备兼容性的单一标准下，满足各个品牌设备的各种充电需求。这个解决方案将为人们充电的方式订立全新的协议，所作的贡献相当于Wi-Fi联盟对于无线网络的意义。

执行概要

180年前，无线电能的概念首次面世，此后奥斯特、法拉第、特斯拉和马可尼等赫赫有名的科学家先后在实验室中进行潜心研究。随着时间的推移，这一技术实现的可能性和希望逐步增加，有望为世界各地的消费者带来更多便利和自由。
在无线电能发展的同时，越来越多的公司尝试利用多项技术推动专有解决方案的发展，这些技术包括电感耦合、电导耦合和无线电频率。但不幸的是，倘若以专有方式将无线电能推向市场，可能会妨碍消费者通过全球通用的单一解决方案来满足对各个品牌设备的各种电力需求，而这恰恰是当今有线充电技术最大的问题之一。
要解决这个问题，可仿照Wi-Fi联盟这样的组织，通过全球开发商、生产商和分销商构成的合作性组织，公布全球统一的标准，作为世界各地实施无线电能的蓝图。通过这个方法对无线电能进行大规模整合，可以共同解决许多问题，包括供应链考虑、价格点、设备以及基础设施的集成、效率、安全和各种范围的电力需求，最终能让无线电能走出科幻小说的范畴，成为现实世界中可行的解决方案，实现完全的无线生活。

简介–万事俱备

我们生活的世界发展一日千里，变得越来越便利、相通和自由。这是无线电能和通讯革新的年代，从掌上型消费电子产品、家用电器到交通工具，无线技术融入了我们生活的方方面面，令便捷性、互动性和监控性能大幅提高。然而，尽管得益于蓝牙、Wi-Fi、无线电频率(RF)、超宽带无线通信技术(UWB)和全球定位系统(GPS)等技术的发展，我们取得了巨大的进步，但消费者想要享受彻底的无线生活，还有最后一道障碍：电源线。在通用电源供应器联盟所进行的研究中显示，消费者要求得到“更简单、更方便的充电体验”，而且全球每年生产和运输几十亿个电源适配器，会造成生产、可用性、浪费和环境等方面的问题，因此，人们对无线电能方案的兴趣日益浓厚。
Green Plug (www.greenplug.us)是一个致力于为电子设备设计单一插头解决方案的组织，该组织与芝加哥市场调查公司Synovate合作，在线访问了1,000名消费者，询问他们对购买消费性电子设备的态度。这些设备配有外部电源，而且这些电源通常与其他产品并不匹配。
根据这项在2008年4月进行的调查，“31%的受访者称不相容的电源是种‘浪费’，许多适配器只是丢在一边，派不上用场；30%的受访者称在离家时忘记带上合适的充电器，就可能无法使用笔记本电脑、手机、照相机或音乐播放器等重要设备，‘令人沮丧’。还有18%的受访者称他们从未想过这个问题，13%的受访者称他们不大关心这个问题，8%的受访者称他们曾经在上班、上学或出门时忘记带上所需的充电器，不得不买一个替换件，为此‘花了不少钱’。”
受到消费者的需求推动，加上近10年来数家提供可行的无线电能方案的公司纷纷成立，各方竞相加快了将无线电能方案推出市场的步伐。这些方案包括专有充电板、适应性解决方案，以及致力于推出国际标准的近场和广播技术等，所有这些努力都有望解决上述问题。

挑战 – 无线电能产业的兴起

随着消费者的需求和多种解决方案（包括电感耦合、电导耦合、无线电频率和其他广播技术）在新兴的无线电能产业汇合，在消费者层面和技术发展层面的问题也开始浮现。无线电能安全吗？额外的成本有多少？这项技术将如何进入市场？效率是高是低？有具备兼容性的通用解决方案吗？这项技术能处理多大的电力？除了这些日益突出的问题，一个有线技术所面临的问题也开始困扰无线电能产业的发展：各家开始针对这些问题开发解决方案的公司，在一开始的时候，就快马加鞭地集中开发专有应用，以便抢先推出市场，而不是努力推出应对这些问题的全球标准。
这使得无线电能产业变得零散，所以视乎实施方案的不同，在媒体和私人社交媒体的对话中，有时会看到各方作出矛盾的回答，从而导致市场上的技术混乱，也可能延迟新的有效无线电能实施方案的实施。

解决方案——合作建立无线电能标准

无线电能是一项可提升生活品质的技术。正如蓝牙®和Wi-Fi™一样，它彻底改变了人们享受生活的方式，将人们在自由移动、安全便捷方面的体验提升到更高层次。在针对广泛的电力需求与行业的产品开发和使用方面，应用该技术可提升附加价值以及创造更高的灵活性。因此，迫切需要引入统一的技术应用标准来推动该技术的大规模采用及更好地融入消费者的生活方式。对于能否建立一个可为消费者提供便捷充电源为所有品牌的设备充电，而无须受累赘的适配器和电源线所束缚的通用标准，目前成为全球无线电能业界会议上热切讨论的问题。在缺乏通用标准的情况下，实现无线电能的广泛应用仍将是一项挑战。
除许多组织单独开发专有解决方案所带来的挑战外，功率水平要求各异的细分市场的数量也是必须纳入考虑的重要因素。显然，目前需要技术去桥接一个超出任何个别制造商通常预期的更广阔的功率范围。通过提供适当设备而使用一个60瓦特电源为所有该功率值以下的设备充电的理念，在过往看来成本高昂。然而，随着先进的低成本电源技术的出现，这种可能正逐步成为现实。采用这一理念需要迎合消费者的预期。如果不把探寻通用标准作为当务之急，无线电能技术的广泛采用无疑将受到限制。
合作开发通用标准不仅能解决有关通用解决方案可行性的难题，同时还可使可能阻碍无线电能技术广泛采用的其他关键问题迎刃而解。
最突出的问题在于“先有鸡还是先有蛋”，这为制造商在投资无线电能技术的时间选择上提出了难题。设备制造商希望基础设施在他们的产品大规模投产前能铺设到位，而基础设施制造商则希望市场上的设备能在他们大规模投产前预先使用其产品。这的确都是问题所在。独立开发专有解决方案，很可能会使这个问题陷入僵局，从而导致技术的实施延迟数年。通过设备制造商与基础设施制造商们的协作努力，将可研发出满足双方共同需求的解决方案。此外，通过协调开发和生产活动，将有利于制造商们迎合消费者对可互通式综合解决方案的真实需求。最后，综合考虑以上因素，很明显需要设备的投产以激活基础设施的铺设。然而，消费者的认同所产生的拉动程度将最终决定行业应用的规模以及进入市场的时机。
除“先有鸡还是先有蛋”的难题外，探寻全球标准中也会遇到的许多其他同等重要的问题，但同样可以通过团结统一的无线电能行业的通力合作而得到解决。供应链开发和生产成本是十分重要的因素，可对技术融合产生潜在不利影响。只有当主要参与者共同发挥他们的能力和贡献解决方案，无线电能行业方可迅速彰显其发展潜能。通过与芯片组制造商合作并共同开发设计方案，可缓解实施成本、安全性、效率和环境影响等一系列问题，为无线电能的蓬勃发展创造一个良好的环境。

ECOUPLED^TM解决方案

Fulton Innovation（Fulton）正与无线电能联盟、各主要电子行业市场领袖及其他无线电能企业在内的众多伙伴紧密合作，致力于像Wi-Fi联盟创建的模式一样，建立及推广全球通用的无线电能标准。初期，通用标准将针对低能耗应用（5瓦及以下）。然而，Fulton同样有开发针对中高能耗的解决方案，为企业开发高级应用提供新契机，令开发兼容多种能耗需要与品牌的无线电能解决方案成为可能。

表１：设备待机能耗影响举例

Fulton在全球拥有400 多项专利，包括已获批准的、已公布的或正在申请中的专利，并在中高能耗应用及低能耗传输在内的众多领域拥有关键技术。

就此而言，设备待机能耗是制造电源适配器及节能方面所面对的关键问题，并将成为开发无线电能解决方案的重要考虑（见表1）。Fulton采用的方法兼具超低待机能耗的优势而且功率可与有线充电系统相媲美，从而最大限度减小无线电能系统的能耗。

通过从用户喜好出发了解用户充电习惯和由此产生的设备能耗，Fulton已设计出一个旨在节约总用电量并同时提供便捷充电方式的系统。该系统将总用电量视为一个与便捷充电同等重要的问题。在某些情况下，待机能耗实际上比充电能耗更加值得关注。待机耗电量是一般操作所用电量的七倍。调查表明，消费者认为在便携式设备充电完成后在进行断电十分麻烦。而超低能耗待机技术则可以实现自动断电。利用多系统协作以最大程度地降低能耗同时提供通用无线电能来源，这是智能无线电能技术的必然目标之一。下表举例说明了待机能耗对整体功率的影响。

值得注意的是，无线电能效率一般是基于基本电线配置的情况进行计算。在部分情况下或许符合实际，但一般而言，墙壁或电源供应因素、连接及设备电源供应、充电器及能源管理等因素亦应纳入比较。这也是无线电能能媲美有线解决方案的原因。再加上超低能耗待机技术，无线电能则更具优势。

表2：生产—分配—报废过程中所用总电能的发电煤炭产生的二氧化碳

此外，《1394行业协会(1394 Trade Association)技术概要》指出，“大多数电子设备配备的插墙式充电器（又称‘能源吸血鬼’）通常为线性充电器，充电效率约为30-40%。这意味着，其所连接设备的电量损耗将高达70%。更糟糕的是，设备关闭后，也将继续耗电。”插墙式充电器的低效率不仅造成能源浪费，在其废弃后也会产生环境影响。单单在2008年，全球共生产了32亿个外接电源，其中7.37亿个运往美国。此外，仅美国就有4.34亿个外接电源将被淘汰，当中只有12.6%会回收利用，余下的3.79亿个将被填埋（见表2）。这些充电器并不会自行消失。美国国家环境保护局(EPA)指出，“这些充电器由有毒材料制成，可回收利用的部分不多，因此不受回收利用者的青睐。”

除了开发各种高、中、低功耗应用的关键IP技术外，Fulton公司已经与芯片组开发、创新产品加工及材料开发、供应链及分销渠道管理等领域的市场龙头建立良好关系，并与无线电能联盟合作开发无线电能标准。

Fulton公司承诺将创立供全球消费者广泛应用的最佳充电解决方案，这也是面向所有电子产品制造商、无线电能开发商、高等学府、监管机构及其他有兴趣的组织的公开邀请，邀请大家参与促进无线电能技术融入全球各种输电应用的开发及对话。

结束语

无线电能是一个令人振奋的全新领域，为全球制造商及消费者带来前所未有的可能性。这一新领域将对众多主要市场分部及产品设计产生巨大影响，同时将有利于环保节能，让人们更简便地使用基础设施并创造新的方式使设备与互补性产品的设计相互兼容。随着这一技术达到顶端水平并得到消费者的广泛应用，工程及设计团队、无线电能解决方案供应商、制造商及监管机构必须通力合作，优先确保解决方案的通用性及兼容性，以满足消费者当前的需求并预测其未来需要。只有这样，通用输电技术才能释放其潜力，带领无线电能实现真正的无线。

DAVID W BAARMAN
高级技术总监

David Baarman是Fulton Innovation公司的高级技术总监，是eCoupled™智能无线电能技术的首席研发者。Baarman先生负责eCoupled技术及Fulton Innovation公司其他技术的技术监督与开发。

Baarman先生于1997年加入安利公司，期间首倡在益之源（eSpringTM）净水器中应用智能感应耦合技术。Baarman先生在消费及工业产品开发中拥有逾20年的领导经验，并对益之源净水器的技术作出进一步研发，使其可供具有各种不同充电需求的消费电子产品等日常技术应用供电。

在Baarman先生的努力下，eCoupled技术在全国甚至全球市场获得认可，并于2008年5月收购了前竞争对手Splashpower公司。Baarman先生拥有350多项已批准或待批的美国及国际专利。

脚注：

1 通用电源供应器联盟组织会议中题为“The Facts and Market Drivers.”（《事实与市场主导》）的幻灯片演示，2008年6月13日。

2 Greenburg, Ken。“Awash in Incompatible Power Supplies, Consumers Say Enough is Enough, New Green Plug Survey Reports.（《不兼容充电器充斥市面令消费者倍感头痛，新型环保插头调查报告》）。” Edge Communications。2008年5月27日。info@edgecommunicationsinc.com.

3 Rose, William。“1394 Trade Association Technical Brief: How Green is My FireWire?”（《1394行业协会技术概要：火线有多环保？》），澳世诚咨询有限公司。

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