什麼樣的無線充電技術才是大家所需要的？

本文作者：朱峰森博士，代表宏達國際電子出席所有無線充電國際標準會議，同時管理無線充電網路計劃，併兼任無線充電聯盟 （WPC）全球推廣委員會主席．

本文接上一部分無線充電、物聯網、大數據在一起可以怎麼玩出什麼花樣？，。

一切的基礎：即將成熟的無線充電技術

以上描述的一切，其實都建立在一個很重要的假設上，就是無線充電技術已經成熟到足以帶來良好的用戶體驗。否則，消費者覺得很難用的東西，又怎麼可能普及?

那所謂良好的用戶體驗是指什麼呢?

我想排名第一的，應該就是充電速度吧。畢竟不管是有線還是無線，目的就是要充電，那速度當然是越快越好.要是充得很慢我不如麻煩一點插個線，在外面的話就把拿移動電源拿出來。

再來，就是使用上的舒適程度。在第一段提過，現在無線充電的使用方式，需要使用者將接收器(比如手機)放在充電器上，沒辦法像使用WiFi那樣拿在手上到處走都可以充電。不過如果只是單純地擺著就可以充電那或許還好，如果還要精準的擺在某一個特定的位置，偏了一點點就充不到那可能就會覺得不太好用。

當無線充電聯盟在2010年推出第一版無線充電標準時，產品可以說是又慢又難用，就算是2014年推出的第二版規格也好不到哪裡去，規格雖然說跟有線充電一樣是5瓦特的充電功率，但在大多數情況下速度還是只有有線充電的60 - 70%，甚至更少，而且接收器還必須精準的放在充電器上面，偏差一點點都會停止充電。以麥當勞在2015年初提供的服務為例，手機就必須精確地放在充電器上，而且放30分鐘電池大概也只會增加10-15%。

由於這個狀況，在2012年出現了一個新的國際組織——無線電力聯盟(Alliance for Wireless Power, A4WP)(註：該聯盟已經在2015年年底跟PMA合併為AirFuel )，其目標就是至少要解決難用的問題。 A4WP的充電器，號稱同時可以充三支手機，而且隨便怎麼擺都可以充。雖然沒有解決充電速度的問題(一樣是5-6瓦特的規格)，但至少使用者不需要精確的將接收器擺在充電器的某個位置上，降低了使用的困難度。

A4WP無線充電展示

然而，A4WP為了達成這個自由度，所採用的方法是加大傳輸線圈的尺寸，這就導致了電磁場的強度可能會超過安全及干擾規範。為了避免將來無法符合法規的要求，主推A4WP的公司——美國的高通(Qualcomm)就想出了一個辦法，把充電的頻率設在ISM(Industrial, Scientific and Medical)頻段上，明確地說，是設在所有ISM頻段中最小的那一個–6.78 MHz。

所謂的ISM頻段，又稱為工科醫頻段 ，是一組公益性質的頻段，由聯合國轄下的國際電信聯盟所定義，專門為工業，科學和醫學設備所使用。每個國家都可以從這一組頻段中選擇數個作為自己國家法定的ISM頻段，以供國內的工科醫設備無償使用。由於ISM頻段是共享的，如何避免別人的干擾要自己想辦法，也就是會把這個頻段上的電磁規範放鬆一點。某種程度，筆者其實蠻佩服想出這個辦法的人跟這樣的文明體制，只要符合法規，我幹什麼都可以.如果東西出了問題，那是訂法規的人太笨，不能怪我鑽漏洞.因為這種體制，制定法規的人才會兢兢業業去改善法規.

總之，就靠著這種方法，A4WP的充電器儘管有些安全上的爭議，依舊能夠通過美國跟歐洲的安全法規，拿到FCC跟CE的認證。

不過這一招在某些國家就行不通了，比如跟日本，因為這2國家並沒有選擇6.78 MHz作為ISM頻段，所以也不適用放寬后的電磁法規。為了解決這個問題，幾家主導A4WP標準的大公司(如Intel跟Qualcomm)在過去兩年間就曾對這2個國家的相關機構提案，希望能把6.78 MHz納入ISM頻段，或者是讓他們的充電器成為特例，適用ISM頻段的法規認證。到目前為止，尚未同意這些提案，但台灣地區跟日本都同意了。

然而，正如第一段所說，筆者希望無線充電將來能夠普及到每一個角落，取代所有的電線，因此安全規範是絕對不能讓步的。到目前為止，由於以下三個原因，筆者還是不贊成讓A4WP這種充電器大規模的普及，尤其是普及在公共場所，至少在現階段不贊成。

我目前不贊成在公開場所安裝這個無線充電器三大原因:

原因一：會燒毀悠遊卡(非接觸式交通電子票證系統,類似北京交通卡)

首先，這種充電器所使用的頻率，如剛剛所說是6.78 MHz.而在充電的過程中，會在一倍頻的地方(也就是6.78 x 2 = 13.56 MHz)產生一個相當大的電磁干擾，而這正好是悠遊卡的使用頻段。由於充電的功率大於讀卡機的功率不少，周圍的悠遊卡都會在幾秒鐘之內被燒掉。筆者曾經拿著自己的悠遊卡做了一個實驗，實驗結果如下圖，在NFC晶元的位置被燒了一個洞。

A4WP的充電器存在著會燒毀悠遊卡的問題

事實上，會被燒掉的不只是悠遊卡，只要是使用13.56 MHz這個頻段的NFC(或RFID)卡片都有這個風險，包括一些內建NFC或RFID的信用卡，這就是筆者現階段不贊成大規模在公共場所安裝這種充電器的理由之一，如果消費者的卡片被燒掉了，誰要來負責?

原因二：會加熱光碟超過攝氏一百度

在無線充電的領域中，有一項技術叫做「異物偵測」，也就是說，如果充電器發現了不屬於接收器的金屬靠近，為了避免加熱這些金屬，就要即時斷電。像是鑰匙啊，硬幣之類的如果靠近，充電器就應該停止充電.在WPC所制定的標準中，「異物偵測」就受到了很大的重視。

但A4WP在制訂標準時宣稱，他們所使用的頻段(6.78 MHZ)不會加熱金屬，所以不需要制定「異物偵測」的規範.但其實這個頻段的電磁波不是不會加熱金屬，還是會，但只限於非常薄的金屬，如光碟片上那一層。下圖就是聯發科代表在某次會議時報告的實驗結果，他將光碟片放在A4WP的充電器上一分半鐘之後，光碟的溫度就會超過攝氏100度。

A4WP的充電器存在著會將光碟加熱到超過攝氏100度的問題

原因三：會幹擾植入式醫療器材

如果說前兩個問題都可以通過事前警告消費者來免責(根據美國幾家公司的說法，只要有在充電器上貼「請勿將悠遊卡/光碟靠近充電器」這樣的警語，就可以免除大部分的法律責任)，最後一個問題就是筆者真正不同意計劃內廠商安裝這種充電器的最大理由。

筆者第一次較為確認這件事，是一篇日本北海道大學的論文，論文中說使用10 MHz的無線充電器會在心臟起搏器的連接器上產生一個干擾電壓。

由於要推動無線充電網路計劃，筆者必須要了解那些依照目前的安全法規測不出來的風險，因此就開始多方尋找資料。後來在美國的食品藥品管理局(FDA)找到了幾篇報告跟論文，討論了NFC對植入式醫療器材的影響。結論大抵上是，若這台NFC讀卡機所使用的頻段是13.56 MHz，就會對市面上6%的植入式醫療器材有影響，但應該不至於產生太過嚴重的結果。

如果各位還記得，問題一中曾經提到，A4WP充電器會燒掉悠遊卡的原因是，充電過程中會在13.56 MHz這個頻段產生一個大的干擾信號，而這個干擾信號比讀卡機來得大，所以悠遊卡無法承受。

結合上述兩個結論，就可以確定這種充電器對植入性醫療器材的確有干擾。由於充電的功率還有時間都遠大於讀卡機(使用讀卡機只會嗶一下就結束了，但充電器會持續使用幾十分鐘)，筆者懷疑影響的比例可能會遠高於6%，影響的程度也會比讀卡機嚴重。

當然，這一切有可能都只是筆者過慮了，將來或許都會被證明是沒有問題的，這也是科學演進的必經之路。但是身為計劃的推動者，筆者還是希望至少能夠避免已經知道的風險.特別是這些東西將來可能會大規模安裝在公共場所，儘管這些東西目前都合乎法規，主事者應該還是要負起道義上的責任，避免危及一般大眾的生命財產。

反觀WPC充電器，由於在設計的階段就有將這些因素考慮進來，所以這幾方面的風險是較低的。比如悠遊卡的燒卡問題，雖然坊間還是有謠傳WPC充電器存在類似問題，但經過我們合作的幾間廠商測試之後，截至目前為止，並沒有出現損壞悠遊卡的情況。

迅傑科技實驗結果，悠遊卡安然無恙

雖然我們並未針對光碟片做類似的實驗，但由於WPC原先就有設計「異物偵測」的機制，所以一般市場上並沒有傳出有加熱的風險.在對醫療器材的干擾上，目前也有看到一篇德國Aachen大學的論文指出，WPC的充電器並不會對植入式醫療器材造成干擾。

因此目前筆者對WPC充電器的判斷是，並無已知風險。

綜合以上，各位就可以看出，在2016年的年初，筆者手上其實根本沒有可以安裝在公共場所的充電器。要嘛是雖然安全但充電速度很慢又很難用(WPC)，要嘛是很好用但有安全上的風險(A4WP)，這是要怎麼推廣無線充電啦!更不要說建立於其上的網路,運營與增值服務。

很幸運的，筆者在2016年初發現了有個WPC的台灣會員，竟然默默的在做一些國外大廠都沒有注意到的事，而這些事情能夠有效的解決筆者提到的「使用者體驗」的問題.目前最新的測試結果如下圖，能夠將HTC10(電池3000mAh)在32分鐘之內拉高60%的電量。

通過無線充電方式快速充電(60%電力最快可用32分鐘充滿)

筆者目前的看法是，1分鐘幾乎可充2%這個數字，在無線充電領域肯定是世界第一，就算跟目前最快的有線充電比只怕也是不遑多讓。而就是因為這個模組，讓本文第一段的無線充電網路以及第二段建立在無線充電上的生態系統，成為了可能。

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