Qi標準基本原理

Qi基于電磁感應原理進行輸電。感應耦合電能傳輸系統(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器。發(fā)射器線圈所攜帶的交流電生成磁場，并通過感應使接收器線圈產(chǎn)生電壓。這種電壓可用于為移動設備供電或為電池充電。

電能傳輸效率取決于感應器之間的耦合(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)由基站和移動設備組成。基站包含一個或多個發(fā)射器，發(fā)射器將提供用以接收的能量。移動設備包含一個接收器用來提供電能給負載(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之間的銅線。無線連接的效率遠不及銅線，但經(jīng)過精心設計，無線連接至少能達到70%的傳輸效率。

而另一個因素則是待機耗電。假設這些人一直將充電器插在電源上，待機時的耗電量幾乎等于電池充電時的耗電量。而Qi大幅降低了待機功率，并演示了一個待機耗電僅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。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 Start標準的交流轉(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(空載)：23小時*0.12瓦 = 2.8瓦時

由此可見，待機耗電量在手機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。假設其效率同樣為72%以及待機耗電量同樣為0.12瓦。 [注：無線充電器的待機耗電量遠低于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(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。雖然無線傳輸?shù)男拭黠@不如銅線傳輸，但是當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耗電。[6]

應用

Qi可廣泛應用于手機、MP3、照相機等手持低功率設備中。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無線充電外殼。Lumia 820官方無線充電外殼：http://www.nokia.com/cn-zh/products/accessory/cc-3041 )、LG Nexus 4。也有許多公司成為Qi標準的成員，代表公司有海爾、飛利浦、諾基亞。