无限未来，未来无线— Qi 无线充电技术发展史

BLOG宣传大使 · 发表于 2023-4-17 17:06:57

我，尼古拉 · 特斯拉，怀着一颗不甘平凡的心，立志改变世界。我渴望让能量像风一样自由流动，让人们在任何地方都能无拘无束地为设备充电。我披星戴月，日夜颠倒地在实验室里探索，终于找到了一个传递能量的方法。我运用电磁感应原理，让电能在两个线圈之间流动。可惜，当时的技术水平有限，我的实验遇到了重重难关。

Ai 绘画 - 在实验室中的尼古拉 · 特斯拉
首先，我为了实验而捉襟见肘。购买昂贵的材料和设备让我陷入了困境，这使得我的实验进展缓慢。此外，我的实验涉及高压和高频电磁波，这让我如履薄冰，生怕带来安全隐患。为了确保自己和周围人的安全，我不得不严加防范，小心翼翼地进行实验。

Ai 绘画 - 面对失败实验的尼古拉 · 特斯拉
在历经千辛万苦，屡战屡败之后，我意识到要实现这个梦想还需要攻克更多技术难题。最终，我含泪割舍了这个心愿，将这项拯救世界的使命寄托在了后人身上。我坚信，总有一天，真理的光辉将驱散黑暗，能量传递的奥秘将为世人所掌握。而那时，我虽已长眠于九泉之下，也会在天之灵处为后来者的成功喝彩，" 家祭无忘告乃翁 "。

Ai 绘画 - 尼古拉 · 特斯拉
在现代电力之父离世的 65 年之后，2008 一家名为 WiTricity 的公司成功进行了一次无线能量传输实验，这一实验被认为是现代无线充电技术的起点。

WiTricity 公司目前正在从事 " 电动车无线充电技术研发 "
无线充电技术基于电磁感应原理，通过发射端线圈产生的变化磁场，使得设备端线圈产生感应电流以实现充电。这一技术克服了传统有线充电的局限性，让充电过程更加便捷、安全和灵活。然而，无线充电技术仍面临一些难点。提高能量传输效率和扩大有效充电距离是关键挑战，以及确保多种设备和标准之间的兼容性。同时，安全性也是一个重要因素，需确保充电过程中不对人体健康和其他电子设备产生负面影响。

图片源自网络

Ai 绘画
2008 年 12 月 17 日，无线充电联盟（Wireless Power Consortium, WPC）成立由来自中国、美国、日本、荷兰等国的 9 家企业创立，以制定所有电子设备都能兼容的无线低功率充电国际标准为使命。截至 2018 年 11 月，该联盟成员已有超过 638 家公司，包括诺基亚、HTC、三星、意法半导体、苹果、华为、索尼等等。熟悉的 Qi 标准就是该联盟为无线充电行业所制定的一个规范。
Qi 1.0（2010 年）
Qi 1.0 是无线充电联盟（Wireless Power Consortium, WPC）于 2010 年发布的第一个无线充电标准。这个标准定义了基于电磁感应的无线充电技术，包括充电器与接收器之间的通信协议、功率传输参数等。初始版本的 Qi 标准主要支持低功率应用，充电功率上限为 5W。Qi 1.0 标准关注了充电效率、安全性和互操作性等方面的问题，为后续标准的发展奠定了基础。

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经典的 Nokia Lumia 920 支持 Qi 1.0 无线充电，发布于 2012 年 9 月
Qi 1.1（2012 年）
Qi 1.1 版本在 2012 年发布，相对于 1.0 版本，主要有以下更新：引入了基本功率协议（Basic Power Profile, BPP），允许充电器与接收器之间进行简单的功率调整。通过 BPP，充电器可以根据接收器的实际需求提供恰当的充电功率，从而避免过充或充电不足的问题。优化了一些安全和性能要求，如温度控制、电池保护等，提高了充电效率和稳定性。

Samsung Galaxy S6 支持 Qi 1.1 无线充电并引入了自家的无线充电协议，发布于 2015 年
Qi 1.2（2014 年）
Qi 1.2 版本于 2014 年发布，是一个重要的更新，主要包括以下内容：引入了中功率规范，将最大充电功率提升至 15W。这一改进使得 Qi 标准可以支持更多高功率的应用，如平板电脑、笔记本电脑等。支持磁共振技术，使得充电距离得到扩展。磁共振技术相对于电磁感应技术，可以在更远的距离传输能量。对一些技术细节进行了优化，如充电器与接收器之间的通信协议、测试方法等，以提高产品的性能和兼容性。

苹果推出的第一款支持无线充电的手机是 iPhone 8 和 iPhone 8 Plus，同时还发布了 iPhone X，使用 Qi1.2 系列标准，这三款手机都在 2017 年发布，为了实现无线充电功能，这三款手机采用了玻璃背面设计。
Qi 1.2.2（2015 年）
Qi 1.2.2 版本于 2015 年发布，主要针对一些技术细节进行优化，包括：FOD（Foreign Object Detection，异物检测）技术的优化，使得充电器可以更准确地检测到金属异物。FOD 技术可以避免金属异物在充电过程中引发过热或火灾等安全隐患。对温度测试、输出功率测试等进行了调整，以满足更严格的技术要求。
Qi 1.2.3（2016 年）
Qi 1.2.3 版本于 2016 年发布，主要包括以下更新：进一步优化了 FOD 技术，使得充电器可以更准确地检测到金属异物。这一改进有助于提高无线充电的安全性和稳定性。引入了一些新的测试方法和性能要求，以确保产品的性能和兼容性。例如，新增了关于磁共振技术的测试方法，以满足不同应用场景的需求。
Qi 1.2.4（2017 年）
Qi 1.2.4 版本于 2017 年发布，主要针对一些技术细节进行了调整和优化，包括：充电器与接收器之间的通信协议进行了优化，以提高数据传输的可靠性和效率。对充电器的输出功率测试、接收器的输入功率测试等进行了调整，以满足更严格的技术要求。
Qi 1.3（2021 年）
Qi 1.3 版本于 2021 年发布，具有以下重要更新：引入了多设备充电功能，支持一个充电器同时为多个设备充电。这一功能可以大大提高充电器的使用效率，为用户带来更便捷的充电体验。并且优化了充电器与接收器之间的通信协议，提高了充电效率和兼容性。例如，支持更高级的功率控制策略，以实现更智能、更高效的充电过程。

2022 年发布的 iPhone 14 Pro 使用 Qi 标准最高支持 7.5W 的充电功率
最新的 Qi2 于今年的 1 月发布，Qi2 标准借鉴了 Apple 的 MagSafe 技术，进一步突出磁性对接的重要性，确保设备与充电器实现精确对齐，从而提升充电效率及缩短充电时间。Qi2 标准有望在全球范围内替代现有的 Qi 标准。预计到 2023 年，全球无线充电设备（包括发射器和接收器）的销量将达到约 10 亿部。Qi2 标准的优势在于其更加快速的充电效率和易上手、无感操作属性，能为部分设备实现更快的充电速度。预计 2023 年夏季，市场将迎来首批 Qi2 认证的手机和充电器。

在未来，不仅是智能手机、电脑、穿戴式设备将彻底实现无线化（无线充电、无线内容传输），电动汽车、中大型无人机等搭载动力电池的器械也将迈进无线充电的时代，以电动汽车无线充电为例，采用电磁感应原理，将电能无线地从地面充电器传输到汽车底部的接收器，从而为汽车电池充电。这一技术不仅可以在固定停车场地提供无线充电服务，还有望在道路行驶过程中实现动态充电，进一步拓展电动汽车的续航能力。

图片来源于 WiTricity 官网
以上述提到的第一家实现无线能量传输公司 WiTricity 为例子，在其开发白皮书中表示，电动汽车的无线充电是通过使用无线电磁场来传输能量，这种技术使用了一种称为感应耦合的过程，其中一个线圈产生一个磁场，而另一个线圈则接收该磁场并将其转换为电能。可以在室内或室外安装，并且可以在所有温度下安全运行，在雨雪天气下也可以正常工作。

图片来源于 WiTricity 白皮书
在充电功率与传输效率上，WiTricity 表示可以做到对电动汽车充电提供 3KW、6KW、11KW 的系统，最大预计以传输高达 450KW 的充电功率，在能量损耗上，从电网到电池的充电效率达到 90%-93%。常规的桩式充电站可以达到 150KW 的功率，无线充电的功率还是有些低的。

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