尽管目前有线充电仍然占据大头，但无线充电的更大便利性正在加大无线充电的市场。
尼古拉·特斯拉是对的，事实证明我们可以无线传输电能。他在19世纪晚期以多种方式证明了这一点。然而，像往常一样，他走在了时代的前面。直到最近，这些工作通常都是失败、被忽视或被解雇的。现在，研究人员和开发人员终于找到了让无线传输以实际方式进行的方法。
无线电力传输主要用于在难以置信的产品范围内充电。最早的应用是在电动牙刷和剃须刀中使用简单的感应充电器。如今，大多数无线充电器都是智能手机、可穿戴设备，甚至是笔记本电脑。其他消费者目标包括助听器和高尔夫球车。对混合动力汽车(HEVs)和全电动汽车(EVs)的无线充电是有意义的。一个常见的工业应用是无线充电的电动叉车。
无线电力理论
有两种基本的方法可以在没有电线的情况下传输电能:近场和远场。近场法基本上就是磁力联轴器。该操作是变压器的操作，其中一个发射机(TX)线圈是主要绕组，而接收器(RX)线圈是二次绕组。
电力传输是无线的;发射机与接收机之间没有直接的电气连接。然而，使这项工作顺利的关键是尽量缩短TX和RX之间的距离，并确保这两个线圈最优地对齐。传输的功率和整个过程的效率取决于线圈之间的耦合程度。典型的耦合在0.3-0.6范围内。
远场传输是真正的无线电波，而不是磁场感应。在远场中，TX天线以一个直角向另一个方向产生电场和磁场。在距离天线一定距离的地方，通常有几个波长，磁场就会断裂，并穿过空间，到达接收信号的RX天线，并产生一个小的有用电压。
远场的问题是，在TX和RX之间的距离的平方上，功率水平下降。为了便于使用，远场或射频法必须传输更高的功率，并尽可能缩短距离。
共振的重要性
为了提高近场线圈之间的能量传输，采用共振原理。在主线圈和次级线圈中加入一个电容来产生共振。回想一下，谐振频率是电感(L)和电容(C)值的函数:
f = 1/2π√(LC)
1. 该示意图显示了谐振无线电源耦合中如何使用串联谐振电路。
串联谐振电路是无线充电器中最常见的一种(图1)。在谐振时，当XL = XC时，理想电感器和电容器的电压降为相等。因此，它们的作用抵消了对电流的零阻力。在实践中，线圈电阻(R)限制电流。是线圈的Q决定电流产生的量:
Q = XL / R
XL = 2πfl
主线圈的不同磁场感应电压进入次级线圈。该电压与线圈和电容器串联，形成串联谐振电路。输出是通过电容器上的电压。如果Q是高的，一个高电流流和谐振现象产生一个谐振电压在电容器上的增加。这种电压随后被调整到直流，用于电池充电。电压提升量由:
VC = qv
其中VC为电容电压，Vs为电路源电压;在这种情况下，感应电压。
总的来说，谐振系统能产生更高的功率和更高的效率。虽然关键的物理因素是两个线圈相互之间的位置，但共振系统对位置的容忍度更大，并且可以比普通的感应充电机工作更长的距离。
无线充电
到目前为止，这种感应式电源的主要用途是电池充电。特殊的电路和充电产品可以在没有电缆的情况下，给智能手机、手表和其他可穿戴设备充电。充电装置，称为充电板，包含TX线圈和相关电路，并由交流电源运行。智能手机或其他设备包含RX线圈和电池充电电路。你只要把手机放在垫子上就可以了。
你必须确保线圈正确地对准了最佳的权力转移。如果不是这样，就会有更少的电能传输，充电时间也更长。大多数垫子都有视觉或物理上的线索来帮助你将设备放置在最佳位置。
另一种解决方案是在充电板中使用多个TX线圈来覆盖更大的区域。这些可能会重叠，以确保无论你把手机放在哪里，你都会得到一个好的传输。
汽车无线充电是一个新趋势。多家汽车制造商现在都在用无线充电板或垃圾桶建造。目前，大多数高端智能手机，如苹果iPhone 8、X和三星Galaxy S8都有完整的无线充电功能。一些健身和其他手表也包含线圈和充电电路。
标准
无线充电的早期开发工作产生了多种方法和系统。最广泛使用的标准叫做Qi(发音为chee)。该标准由无线电力联盟(WPC)开发，由多个半导体制造商在芯片中实现，并内置超过2亿部智能手机。WPC测试和认证基于Qi的产品，以确保许多Qi产品之间的充分的互操作性。以下是对基本特征的总结:
三种基本功率:0到5w, 0到15w, 0到120 W。
低功率的版本使用5毫米的线圈分离(当线圈对齐时最好)和最大40毫米(1.57英寸)。
操作频率:110 - 205kHz(典型~140 kHz)。谐振耦合。
TX与RX之间的数据通信链路。(RX可告知电力需求TX;当充电完成时，RX可以通知TX。反向散射请求调制数据链路，速率为2 kb/s。
图2显示了Qi充电器和智能手机目标的简化框图。
2. 这些是无线充电应用的主要组成部分。交流电源电压被转换为直流电源，从而产生用于TX线圈的高频交流电。RX线圈接收振荡磁场并产生一个信号，并将其整流到dc中，用于在智能手机或其他设备中运行充电器。RX和TX之间提供了一个通信链路。
另一个主要标准来自于航空燃料联盟(AirFuelAlliance)，该联盟是由无线电力联盟(A4WP)和电力问题联盟(PMA)于2015年合并而成的。虽然没有被广泛使用，但它是一种变体，它提供了一些好处，比如可以同时对多个设备收费。航空燃料也测试和认证设备的兼容性。其谐振标准的特点包括:
6个等级的功率从2到70 W。
工作时线圈的分离高达50毫米(2英寸)。
操作频率:6.78 MHz。谐振耦合。
更大的灵活性，线圈的对齐和能力一次充电多个设备。
-
TX和RX之间的数据通信链路是蓝牙低能量。(RX可告知电力需求TX;当充电完成时，RX可以通知TX。数据速率为1 Mb/s。
还有许多其他专有技术存在，但它们并不是通用的标准。这是一家新西兰公司PowerbyProxi的系统。它的系统在大约130 kHz的时候是共振的，射程最好在1厘米以内。反散射要求调制被用于数据通信。总的来说，它和Qi很相似。苹果最近收购了PowerbyProxi，但苹果iPhone 8和X使用的是Qi，而不是PowerbyProxi标准。
远场无线充电
只有最近才有实用的射频远场充电。这意味着在一定距离内充电超过几英寸。一个公认的远场定义是:
远场> 2 d2 /λ
D是最大的发射机或接收机天线的尺寸,和波长(λ)米λ= 300 / fMHz。
两个新系统显示了今天可以做些什么。首先是Powercast公司的远程系统，它的PowerSpot发射器在915-MHz ISM无证频段(FCC第15部分)中生成一个3-W的直接序列扩频(DSSS)信号。
该信号通过6-dBi增益定向天线得到一个提升，该天线产生一个70度的信号。光束。它在80英尺外的地方创建了一个充电区，在那里可以放置物体，不用垫或垫(图3)。充电的设备包含匹配的Powercast接收器芯片，可以将信号转换为直流充电。
3. 所示，Powercast的PowerSpot远程充电器可以在80英尺以外的地方创建一个充电区，以适应多种设备的充电。
这个新系统可以处理大约30种产品，这取决于他们的需求。充电时间会随着设备和发射器之间的距离而变化，但通常大多数设备会在一夜之间充电。
另一种远场充电产品来自EnergousCorp.，它的WattUp系统使用未经许可的5.85至5.85 ghz频段(FCC第18部分)。该系统最有效的范围从几英寸到3英尺，但它可以覆盖15英尺，信号较弱，充电时间更长。90 -度。beamwidth天线模式创建一个充电区域，可以放置多个设备。再一次，这些设备必须包含了WattUp接收器。蓝牙低能量被用作发射机和接收器之间的连接。
对于这些新的远场系统来说，它们的接收器必须被纳入到设备中去充电。这可能需要一些时间，但远程充电的便利使它们成为一个有吸引力的选择。
电动汽车的无线充电
无线充电的一大目标是电动汽车(EVs)，事实上，无线充电网格正在慢慢兴起。今天，电动汽车充电是通过重载电缆完成的。但新的发展正在逐渐改变这一格局。
例如，宝马(BMW)和大众(Volkswagen)的电动和混合动力车型最终将配备一个充电接收器和线圈，与车库地面或车道上的充电垫相匹配。公共充电站也会采用类似的安排。对速度最快、效率最高的充电方式，衬垫校准至关重要。甚至有一种设想，将充电板嵌入道路、十字路口或停车场，以便快速充电。
另一种方法是使用电容耦合而不是磁感应来研究线圈。一个电容器板位于汽车的底部，另一个板在充电器上。电容耦合允许使用更高的频率。然而，板的对齐是关键的，运动或变化产生的电容变化，需要有源阻抗匹配，以提供有效的权力转移。
一家开发汽车充电器的公司是WiTricityCorp.，它在麻省理工学院开发的专利共振技术非常适合电动汽车充电板。它对线圈的排列更加宽容，能在10到20厘米的距离内有效地传输电能。它还能穿透混凝土、沥青和木材。
无线充电器:另一种观点
电缆充电器有什么问题吗?毫无疑问，无线充电器是很酷的技术。它们确实提供了一些便利。然而，他们似乎正在解决一个根本不存在的问题。使用有线充电器有多难?把它代入。我们每天都在做这件事，大多数时候都不去想。
技术让我们做一些不必要的事情。我们这样做是因为我们能做到。此外，电子工程师需要不断的挑战。事实证明，有很多客户需要这些新产品。因此，数十家公司现在都在追求复杂的无线充电空间。
下面是无线充电的真正优缺点:
优点：
没有凌乱的电缆似乎总是丢失。
使用一个充电器而不是通常需要的多根电缆来充电的能力。
缺点：
比普通的老式电缆充电器贵得多。
充电垫不像电缆一样便携。
使用的电力比电缆充电器多。
在充电器上小心地定位设备是件麻烦事。
增加了EMI的发展。
尽管存在任何负面影响，但大多数市场预测都是乐观的。市场研究公司Technavio表示，到2020年，市场将增长33%以上。ABI Research预测，到2020年，无线充电设备将超过7亿部。
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