疫情催生零接觸商機　無線充電「充」出經濟新火花

無線充電已經擴展到生活各個層面，因此提高使用上的方便性，像是智慧型手機、穿戴式產品、觸控筆、電動牙刷等產品。由於這些產品使用起來更方便親切，在無線充電的應用上，有潛力比其他產品先一步融入日常生活；隨著技術更加成熟，民眾接受度和製造量提升可望再壓低成本，將會有更多使用無線充電的產品和應用被開發出來，例如：汽車充電系統、動態道路充電系統、移動機械、醫療設備以及無線物聯網系統，無線充電已是未來發展的必然重點之一。

充電技術通過磁場共振或感應的等方式傳遞電能，免去傳輸線的使用、提升便利性，同時也免去接頭生鏽風險，同時提升防水防塵等級。然而無線充電仍有技術上的問題需要克服，包含充電傳輸效率較低、可傳輸距離較短、製造成本仍偏高、元件發熱嚴重等情況，全球的專家們正嘗試以更先進的技術或是工業設計層面的方式解決。其中一個案例，就是在位置沒對準時，無線充電可能會造成20%以上的能源損失，為了解決這個問題，日前美國蘋果(Apple)註冊了使用磁鐵對位充電的專利設計，以減少電能傳輸時的損失(圖1)。現在各國極力發展再生能源技術、減少人類對環境的衝擊，新充電技術的應用發展勢必需要提高能源效率，以免反而為能源改革的努力打了折扣。

三大無線充電技術

目前的無線充電技術可以分為三種：磁感應耦合、磁共振耦合與磁近場調控。無線充電技術有許多標準，其中WPC Qi與AirFuel所推廣的標準目前應用比較廣泛，各有不同的優缺點。Qi標準使用磁感應技術，安全穩定並在成本上有優勢，是目前商用最泛用的技術，但線圈難以整合，傳輸效率隨著位置與角度不同產生巨大影響，有散熱差、距離短、效率低的缺點；AirFuel標準使用磁共振耦合，利用兩線圈之間的共振可以實現移動中無線充電，但同時也有效率不足、電路和元件發熱的問題。還有一種是磁近場調控技術來進行磁場控制，目前並沒有代表性的標準，卡柏林在去年發表所研發的技術，具有供電距離較遠、能量效率較高(~70%)、待機功率極低(0.01W)的特性，可望擴展無線充電的應用情境。

無線充電有機會成為無人載具、自主機器人或建構倉儲和服務的基礎之一，設備因此可以在不同的場景和狀況之下工作，但開發者必須要克服無線充電的痛點，如：充電距離限制、效率較低、成本較高和元件發熱等問題，在克服這些問題後，除了智慧裝置與家用場景，有機會在商業機器人、水下、礦坑、醫療應用等不同的領域開發多種應用；同時自主移動機器人市場規模會擴大，根據Global Info Research市調公司推估，2019年自主機器人(Autonomous Mobile Robot, AMR)市場規模為3.04億美元。這類自主機器人最大的應用市場是物流和倉儲領域，推估在2019及2025年占比會分別達到41.0%及42.8%。另外自駕車市場規模也逐漸上升，Frost&Sullivan市調公司推估2025年約有1/4的新車為自駕車(以自動駕駛L2為主)；波士頓顧問公司(Boston Consulting Group, BCG)預測2025年自駕車市場產值約為420億美元，2035年具備自駕車功能的新車銷售數量約占25%。

電動車的無線充電設計需要考量傳輸系統、車輛定位偵測、充電安全與通訊協定。其中充電安全性是重點，需要處理異物侵入的保護機制、溫度與異常的中斷處理等狀況。區域服務性自駕車的自動充電系統更加複雜，網路與區域性的基礎建設是必需，安全的駕駛和充電也只能確保車輛正常運行，若要把行車與服務的價值轉換為金錢，商業模式需要大量經驗、數據的積累，並仰仗政府的支持(圖2)。

銷售管道斷鏈有解自駕生鮮蔬果車上路

在疫情期間，美國新創業者推出了零售「生鮮蔬果車」的服務，利用自駕車科技解決問題。幅員廣大且公車系統不發達的美國，民眾想購買民生必需品如牛奶、水果、麵包都需要開車，然而因為Covid-19疫情的關係，政府政策強調沒有必要的話、都請民眾避免外出，疫情對民眾生活和農業供應鏈造成影響。在歐美地區少有台灣早年般的賣菜小貨車遊走大街小巷，為了降低民眾所受衝擊，社區鄰近的雜貨店想運用自動駕駛車科技來解決問題。在疫情期間，有些地區小農也希望透過科技解決銷售管道斷鏈問題。

美國Stop & Shop和舊金山新創業者Robomart合作推出行動超商。民眾可用智慧手機應用程式呼叫Robomart自駕車，便能在家門口打開車門挑選蔬果等產品。購物完畢，只要直接關上車門即可。車內的無線射頻辨識系統(RFID)和電腦視覺技術會自動記錄揀選物品，數秒內用電子郵件寄發收據給客戶(圖3)。

Stop & Shop在美國大波士頓地區啟動自駕雜貨車服務，運送蔬果、烹調食材餐盒(Meal Kit)到顧客家門口。Robomart具備自主技術、光達、感測器、無線充電、雷達、攝影機、保冷裝置和顯示器。整部車的體積類似小型車種March，成為現代版的行動雜貨車。

智慧化汽車半導體的研發，由於對微型控制器的運算能力要求較高，因此相對過去困難，另外，環境適應能力的要求比起工業和消費性電子上的應用也嚴苛許多。汽車應用不只使用年限要求要超過15年，供貨期限也需要超過30年以上，操作與供貨方面的穩定性比其他電子產品要求高許多，也因此汽車無線充電元件的研發更為困難。車輛電子元件如果發生問題可能會造成生命財產的損失，而車輛安全是絕對不可妥協的目標，若要在科技智慧和安全性問題之間取捨，因為注重安全性問題可能讓車輛智慧化進程被推緩是可理解的(表1)。

現階段的無線充電產品技術發展，以高階智慧型手機為中心逐漸拓展至消費型電子產品、電動汽車、醫療和工業應用。未來在一般中階手機和穿戴式設備上都可以看到無線充電功能的產品，這時元件成本、充電盤的價格，會是另一個面向的挑戰。隨著無線充電的市場擴大，除了充電功能以外，整體設計與使用者體驗，是未來產品開發一大重點。因疫情關係全球市場由於失業和經濟前景不明，消費者信心下降，3C產品、手機、汽車等重大消費產品有「延後消費」的情況，在疫情下一些新興的「遠距行為」和「宅經濟生活」改變既有生活和工作模式。視訊、線上學習、電玩等零接觸經濟是新興商機，Robomart則透過智慧自駕車做到零售零接觸銷售的「創新經濟」模式。

未來無線充電技術的發展，在克服基礎安全、發熱、效率問題後，會往超遠距離充電(>100公尺)、多負載的方式(一對多)、動態充電(移動中充電)的目標前進，在家庭、工業、水下、醫療等各個產業發展不同的應用和服務。雖然當前的無線充電技術還是有一定的局限性，擁有無線充電的功能但還有一些缺陷和限制，待距離和效率等問題克服後，無線充電可以開始在這些未知領域中探索下一步的應用和服務。

目前無線充電的產品和服務相對高價，廠商嘗試在高階和少數的產品中做為附加功能而存在(如：無線雙模滑鼠、雙模智慧手機等)，可以選擇有線或無線的充電方式。大部分的消費者雖然有使用過無線充電產品的經驗，但消費意願並未有效提升。如果能善用無線充電這個特性、並結合不同的創新元素，在商品使用者經驗上有所突破，建構創新商品留下深刻印象，必能讓世界再次看到台灣的創新能量。

(本文由台灣資通產業標準協會提供，作者皆任職於大同公司)