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到底什麼是無線充電？
與其說是無線充電，我認為無線電力傳輸會更為精確一些，顧名思義就是在傳送電力端與接收電力端，中間沒有任何線材進行傳遞，即使是現在的智慧型手機都要靠在無線充電板上才能充電，但這都算是無線充電。
無線充電原理是什麼？
現行的無線充電並不是真的把電力直接隔空傳遞，都是先把電力轉換成可以方便遠距傳輸的磁場、無線電波、微波或是雷射，將其傳送到接收端後，再進行轉換成電力。其實說穿了，就是在接收端上有一台發電機的意思。沒錯，就是發電機！藉由這發電機將接收到的各式訊號、磁場或能量，轉變成電能，這就完成了無線電力傳輸的工作。
舉個比較特殊的例子，大家應該就可以了解無線電力傳輸的過程。以台灣為例，在夜晚電力需求較少時，連續運轉的火力或是核能發電廠並不會停下來，那過剩的電力就可以提供給抽蓄發電廠將水抽至儲水處，等到有需要時再啟動發電。這些剩餘電力並不是直接提供到電網中給大家使用，而是藉由水力驅使發電機轉動發電，而剩餘電力到水力發電廠間也沒有線路直接連接，而是透過水來進行轉換。雖然這樣的方式並不是大家認知上的無線充電，但以廣義來說，這也算是一種無線電力傳輸方式。
手機裡的發電機到底是什麼？
你會說智慧型手機那麼小，裡面怎麼可能有發電機？這就要講到在 1831 年英國物理學家 Michael Faraday 法拉第所發現的電磁感應，當磁鐵在環形導體，例如銅線圈，當磁鐵在其中移動時就會產生電流，這也就是幾乎所有發電機或發電廠所採用的發電方式。而手機中的小小發電機就是由纏繞緊密的線圈，並利用外部提供的磁場變化所產生電力，提供內部電池充電。
無線充電技術有哪些？
目前幾乎所有無線充電技術都來自於電磁感應，也就是透過接收端的線圈接收磁場變化產生電能，而提供電力端，會將電能轉換成不斷變化的磁場，來提供接收端發電的變化磁場。發射端提供磁場變化的方式有非常多，接下來就簡略的介紹幾種方式。
1. 電磁感應無線充電：電磁感應除了感應磁場變化產生電流，他也能透過電流產生磁場，也就是小學課本提到的電磁鐵。因為接收端需要有磁場變化才能產生電流，所以在發射端就要提供不斷變化的磁場才能誘導發電，所以電磁鐵就要不斷的變化磁場方向，這方式就是要使用正負電不斷變化的交流電來產生。所以簡單說，發射端透過交流電產生不斷變化的磁場，讓接收端接受到磁場變化，因而產生電流提供電池充電。目前我們所使用的智慧型手機無線充電，不管是 Qi 或是 PMA 充電標準，都是採用這樣的方式進行無線充電。
2. 磁共振無線充電：磁共振與電磁感應非常像似，都是以線圈透過交流電來產生高頻變化磁場，不同的是磁共振在發射端與接收端的線圈可以產生交互作用，也就是共振。當發射端發出一定頻率的磁場，接收端接收到後引起共振，強化接收到的磁場，進而產生電流。這樣的方式可讓充電效率較高，也可以加大無線充電距離，甚至可以做到無須對準即可進行充電，也有機會可以一對多無線充電。目前 AirFuel 無線充電技術標準就採用此技術為基礎，發展更新一代的無線充電技術。
3. 射頻電波無線充電：這技術原理也是基於法拉第的電磁感應技術產生，發射端由發射電路產生高頻交流訊號，藉由天線或共振器來傳遞電磁波，接收端天線接收到電磁波後將其轉換回高頻交流訊號，再由接收電路轉換成電能。這項技術的優點在於傳輸距離更遠，可達好幾公尺，甚至更遠的距離，充電效率也更高，也可同時為多項產品充電，甚至可以為移動中物體充電。但在成本上目前依然偏高，體積上也較大。目前這項技術有多家廠商正進行研究開發，例如 Ossia 的 Cota 無線充電技術、Energous 的 WattUp 無線充電技術都是採用無線射頻電波進行開發，另外小米在 2019 年也曾展演過 Mi Air Charge 技術，但都依然在實驗階段。
4. 微波無線電力傳輸：微波無線電力傳輸原理與射頻電波非常類似，都是以無線電波方式進行傳遞，兩者最大差異就是在電波的頻率。射頻無線電頻率在 MHz ~ GHz 間，大概就是我們使用的 4G 這樣的頻率範圍；而微波則是於 GHz ~ THz 間，比起 5G 頻率要高。微波能載運的能量更大，可以實現更長的傳輸距離。近期如 SpaceX 或美國能源部都計畫在太空中架設太陽能板進行更有效率的發電，而這些電力就計畫以微波方式，藉由衛星上的天線將其傳送回地球轉化成電能。
5. 雷射光束無線電力傳輸：太空中還有另一種將電力傳送到地球的方式，這就是大家熟知的雷射，在太空太陽能板產生電力後轉換成雷射，並藉由光學透鏡與反射鏡聚焦傳送至地面接收站，並利用接收站的太陽能板轉換成電能。當然在雷射傳送電力時危險性較高，也容易受到天氣與環境影響，但他確實可以提供更穩定的電力，解決能源段缺問題。
6. 紅外線無線充電：紅外線無線充電也是近期科技大廠在研究這項技術，這是在發射端以電力將電能轉為紅外線後，傳送到接收端，並由光電二極體轉成電力，達成無線電力傳輸。這項技術目前以色列技術公司 Wi-Charge 的 PowerPuck 技術，就是基於紅外線無線電力傳輸為基礎所開發。
後記
無線電力傳輸雖然比起有線電力傳輸有更大的損耗，但其便利性更高，也能讓未來太空發電有著更好的電力傳送方式。當然無論是射頻電波、微波甚至雷射，都可能有危險性，但這就需要依賴人們的取捨，要取得讓人類更方便且更環保的能源，或許冒一點風險也是可以接受的？接下來有時間也會繼續整理各項技術的專文，希望用更簡單的方式將這些技術原理分享給大家。
