無線充電技術領域中、美、日專利及涉及的標準初探

電磁感應方式采用了19世紀上半期發現的物理現象。眾所周知，電流經過線圈時，周圍會產生磁場。1820年，丹麥物理學家漢斯.奧斯特（Hans Oersted）發現了這種電磁效應。用沒有通電的其他線圈接近該磁場，線圈中就會產生電流，由此點亮燈泡。1831年，英國物理學家邁克爾.法拉第（Michael Faraday）發現了這個可從線圈向線圈供電的物理現象，并稱之為電磁感應現象。

目前，市場上支持無線充電的智能手機和充電器大部分都符合總部位于美國的業界團體“無線充電聯盟（WPC，Wireless Power Consortium的簡稱）”所制定的“Qi”規格。Qi源自漢語“氣功”中的“氣”，以日本松下、韓國三星電子、英國索尼愛立信、芬蘭諾基亞、日本電裝為首，許多國家的家電廠商和汽車廠商都相繼加盟了WPC聯盟的電磁感應方式無線充電，包括“磁共振”及“電波接收”等多種方式。通過實現標準化，只要是帶有Qi標志的產品，無論是哪家廠商的哪款機型均可充電。

Qi規格的對抗技術可分為以下3種：電場耦合方式、磁共振方式、線路/共振器耦合方式。

（1）電場耦合方式是使靜電容量較大的兩個器件、比如電容器等靠近以交換電力的技術，也稱為靜電感應方式。村田制作所和竹中工務店等日本廠商在積極致力于該方式的開發。

（2）磁共振方式是強化電磁感應方式送受電器之間的共振的技術。

（3）線路/共振器耦合方式是將光通信技術及高頻電路技術采用的行波*型傳輸路徑和共振器用于電力交換的方式。用于向移動的受電設備隨時供電等。龍谷大學等的研發小組正在推進開發。

一、無線充電技術領域技術標準推進情況

目前，無線充電技術行業標準的競爭日益激烈。繼2008年成立的WPC制定的事實標準，并于2010年7月面向輸出功率為5W以下的產品制定了最初的標準規格，最新的標準版本是V1.1版本，目前該組織正在開發中等功耗的充電標準，亦即功耗小于120W的充電規范。

另一方面，韓國三星電子和美國高通于2012年5月7日宣布，成立了無線供電技術業界團體A4WP （Alliance for Wireless Power的簡稱），其成員包括韓國三星、日本Funai、美國高通、美國博通、韓國SK電信及荷蘭NXP等35家公司，遠遜于WPC聯盟的137家成員。該團體將推進受電器與供電器間的位置自由度較高、能為汽車和臺式產品供電、而且可同時為多個產品供電的無線供電技術，該標準以磁共振型無線供電技術為基礎，目前，該標準第一版已于2012年10月面向成員企業發布。

值得一提的是，韓國三星集團既是WPC的正式成員，同時與美國高通也成立了A4WP聯盟，個中緣由值得深思，筆者猜測這種情形可能是三星集團一方面需要了解WPC的發展動態，另一方面想要樹立三星在無線充電領域的領導地位，所以采取了這種雙重策略。

另外，日本船井電子Funai、中國海爾電器、德國Bury公司、EE依利安達公司、EverWin公司、IDT公司、NXP半導體公司、德國Peiker公司、Renesas公司、Tennrich公司、美國Texas儀器公司、Triune系統公司、德國Wurth公司及UL實驗室總計15家公司也同時是上述兩家聯盟的成員。

而高通打算以磁共振式“WiPower”技術來對抗Qi標準，并為此在推進相關工作。“WiPower具有供電器和受電器之間可以距離更遠的技術優勢”。

此外，三星電子雖然加盟了WPC，但也在開發自主技術，比如2011年1月上市的3D眼鏡用充電器上配備的磁共振式無線供電技術等。該公司早在2011年10月就表示：“采用磁共振方式時器件位置自由度較高，而且能同時為多個終端供電，應用范圍更加廣泛。”

另外，全球還出現了通過推進規格化和標準化來對抗Qi規格的動向。美國家電產品標準化團體Consumer Electronics Association（CEA）的R6.3委員會針對電磁感應方式和磁共振方式兩種方式成立了工作組（WG），開始制定標準化。順便一提，負責磁共振方式標準化的WG4組長由高通公司的技術人員擔任。

韓國的標準化團體TTA打算基本上直接沿用CEA的無線供電技術規格。德國方面，推進汽車電子控制單元（ECU）與便攜終端間接口標準化的業界團體“Consumer Electronics for Automotive（CE4A，CE4A是德國奧迪、寶馬、戴姆勒和大眾四家公司于2006年成立的團體。后來，梅賽德斯奔馳、保時捷、法國標志雪鐵龍、美國福特汽車也加盟了該團體。日本的汽車電子業界團體JASPAR也以合作的形式參與其中，與WPC的Automotive Application Group（AAG）相互交換信息。）”

二、中國無線充電技術標準推進情況

由于中國的巨大市場容量，工業和信息化部所屬的電信研究院及中國通信標準化協會CCSA（China Communications Standards Association，簡稱CCSA）牽頭國內的通信業界標桿企業華為、桑菲通信、海爾及飛利浦公司于2011年著手制定了相關行業標準的推進計劃，目前該行業標準處于報批階段，標準中綜合融入了YD/T 1312，GB 9254，GB 17625，GB/T 17626，ETSI EN 301 489-1及WPC聯盟制定的V1.1版本等標準和規范的相關內容，可以說以上相關技術的集大成者，更適合中國消費市場的實際情況。下附表1是目前各個無線充電技術規范團體對比表：

三、無線充電技術領域專利布局現狀及對策

中國相關專利申請分析

在中國國家知識產權局運用關鍵詞“無線充電”進行檢索表明，截止2013年3月18日，相關的專利申請有434條，其中主分類號在H02J目錄（供電或配電的電路裝置或系統、電能存儲系統）下的專利申請為195條，說明該技術領域創新較活躍，其申請年份趨勢如下表所示：

可以看出，無線充電技術相關專利申請在2009年進入快速發展期。

中國相關無線充電專利申請排名前十的申請人分別位于廣東、天津及上海，地理區域分別是珠江三角洲、環渤海地區及長江三角洲區域。以中國海爾集團為例，在國家知識產權局檢索到兩件公開專利，分別是2012年申請的“無線電能發射裝置和無線充電系統”以及2011年申請的“無線充電實現裝置”，目前該兩件專利均未授權。而上海交通大學的相關專利積累也不容樂觀，其僅有2件授權專利，并且其余申請中的15件專利均處于無效狀態，應該已經被國家專利局駁回。以上結果表明，中國相關科研機構及企業在無線充電領域的科技實力比較薄弱，需要加快這一領域的研發投入，避免后期處于專利收費許可的境地。

日本相關專利申請分析

在日本申請的無線供電的79項相關專利中，在綜合實力方面位居榜首的是松下集團，這主要得益于松下電工和三洋電機的經營合并。松下電工從1980年代開始就在電動牙刷和剃須刀等產品中采用無線供電技術，而三洋電機自2008年底無線供電業界團體“無線充電聯盟（WPC）”成立以來，一直作為中心成員積極開展活動。

為專利數量排名）

檢索結果顯示，日本的無線充電領域專利申請處于起步階段，排名第一的熱點技術領域仍然為H02J目錄，TDK公司的實力不容小覷，該公司正在大規模部署相關的無線充電專利。

除此之外受到關注的是在日本相關專利排名第四的豐田公司。其他綜合實力排名靠前的企業申請的大多是電磁感應方式方面的專利，而豐田汽車公司在磁共振方式方面申請的專利較多。另外，雖然豐田的很多專利是與豐田自動織機共同申請的，但個別評價較高的專利是豐田單獨申請的。

美國相關專利分析

在美國申請的無線供電相關645件專利中，大部分專利技術領域均集中在H02J及H01F兩個小類中，專利積累綜合實力位居榜首的是美國高通（Qualcomm Inc.），在美國專利商標局專利數據庫以關鍵詞“wireless energy”、“power supply”及“wireless power”等進行布爾組合進行檢索可以發現，高通公司在該領域已公開的專利達到79件，最早的申請日期為2008年11月，表明該公司專利布局非常超前，同時該公司在日本的無線充電專利申請的綜合實力排名也很靠前，為第三位，在日美均有出色表現，這也印證了該公司聯手三星成立A4WP聯盟的初衷。排名第二的是美國MIT（麻省理工學院）、第三位是美國博通、第四位是MIT成立的風險企業美國WiTricity，在日本有MIT和高通申請的專利，暫未發現WiTricity公司的申請 。

我們選取最有代表性的美國高通公司作為研究對象，選取該公司一件無線充電領域的專利進行分析，該專利號US8401595的名稱為：偵測和識別無線充電設備的系統和方法的專利揭示了一種在無線充電板區域偵測和識別可充電設備的系統和方法，其申請日期為2012年5月4日，該申請亦在歐盟及WIPO世界知識產權組織進行了注冊申請，顯示該專利技術屬于高通公司的基礎專利，該技術將有可能融入高通公司參與主導的A4WP聯盟所制定的無線充電規范中。

歐盟地區相關無線充電專利分析

歐洲專利數據庫中已公開的無線充電專利數達到102件，數據分析同樣表明，以美國高通公司、韓國三星公司為首的大企業均在無線充電領域部署了大量專利，且還在繼續布局中，下圖表明美國高通公司及韓國三星公司在歐洲部署了相當數量的無線充電類專利。

以韓國三星集團的KR20110091491號專利為例，申請日期為2011年9月8日，其揭示了一種從多個無線電源接收設備傳送信號至無線電源提供設備的方法，該專利在韓國最先申請，并隨后在歐盟及美國進行了專利布局，表明該件專利屬于三星集團在無線充電領域的基礎專利，并有可能融入三星集團主導的A4WP聯盟所制定的標準中，應該引起足夠的重視。

四、主要技術標準涉及的專利許可政策

WPC聯盟的專利許可政策

從公開的信息來看，該聯盟成員企業尚未有宣稱進行專利許可收費的消息，而無線充電聯盟針對低耗能接收器暫時實行免費的專利許可，如果無線充電產品為手機或電池等消費類產品，則屬于“低耗能接收器”，其從無線電能發射器接收的電能不會超過5瓦。2014年之前，這些專利許可均免特許使用費；2014年之后，如果終端市場于2014年年底已安裝基站的總數達到5000萬臺（套），則專利許可將繼續供免費使用，如果啟動專利許可收費，則遵循RAND原則進行許可。

A4WP組織的專利許可政策

由于該組織成立于2012年5月，目前尚未對外公開該組織主導制定的規范具體內容，但是該聯盟的白皮書顯示，其成員內部之間許可專利應遵循RAND原則；對外的專利許可，該組織亦不強制要求，由各成員公司按照自己的規則對外許可。

五、結論

綜上所述，無線充電技術領域目前處于快速發展期，過去的三年中，包括美國高通公司、韓國三星集團、日本松下集團、中國天津工業大學及上海交通大學等機構均進行了相關專利的布局，國際上WPC無線充電聯盟及A4WP等組織亦進行了各自的標準研制活動，但尚未有組織聲明構成無線充電技術的基礎專利及核心專利的判斷規則，我國相關企業及科研機構應抓緊時機在無線充電領域布局充電裝置、轉換效率、發射接收系統等面向消費電子類、汽車類無線充電技術的基礎專利，以便適應未來的專利技術話語權。