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2016-03-01

无线充电技术概览:我们离梦幻的无线充电体验还有多远?

在深圳湾,我体验过不少千奇百怪的无线充电产品,从常见的无线充电板,到无线充电支架,再到能让普通手机实现无线充电的贴片,还有可以把手机整个包裹起来的充电盒子……

所有这些产品,都没有让我产生长期使用的冲动。原因很简单,在办公桌场景下,这些产品的使用体验还不如一根充电线。

拿某款充电板来说,每次使用它,我都虔诚地把我那台 S6 edge 摆上去,小心翼翼地调整位置,确认充电指示灯亮起,屏幕提示「正在无线充电」之后,才敢放心地去忙别的——因为这玩意儿摆歪了的话是不会给你充电的!如果充电过程中不小心把手机拿起来回了个消息啥的,那不好意思请把上述过程再重复一遍方可继续充电。

——对治疗平均每分钟看五次手机的「手机焦虑综合征」有奇效!

坦白说,这样的无线充电,还停留在为功能而功能的层面,更多是「我的手机支持无线充电哎好酷我得试试看」,而非「无线充电好方便啊我得买台支持无线充电的手机」,离真正有用、好用的使用体验还有一段距离,这或许也是 iPhone 迟迟没有支持无线充电的原因之一吧。

什么时候把手机随便往桌上一丢就能充电了,无线充电才能算出头。

使用体验「糟糕」要怪磁感应技术不给力?

无线充电背后的原理主要有磁感应和磁共振两种。

「基于磁感应的紧耦合」技术成熟较早,相对简单,WPC 的 Qi 即是基于这一技术的无线充电标准。目前市面上的多数无线充电产品都是支持这一标准的。

前面引号里那个词你可能不太懂,但你应该还记得高中物理课本的「电磁感应定律」——充电板(传输设备)线圈内的交变电流会引起线圈周围的磁场变化,从而在手机(接收器)的线圈内产生感应电流为手机充电。这种方式可以达到较高的充电效率,但要求手机和充电板必须紧密贴合在一起,距离稍远或错位充电效率就会大幅损失。

所以使用基于这一原理的无线充电产品时,你得像我一样很虔诚地认真把手机摆好……

磁共振技术能提供更好体验吗?

「基于磁共振的松耦合」是无线充电的另一个技术实现方向,PMA 和 A4WP 合并为 AirFuel 后致力于推行基于这一技术的无线充电标准。

对应前面的「紧」字,这里的「松」应该比较容易理解了:这一技术通过传输设备和接收器之间的磁场共振来传输能量,要求二者线圈磁场共振频率一致,但并不需要二者在充电时紧紧贴在一起——使用这一技术的无线充电设备在充电时,即使手机没有摆得端端正正也一样可以有效充电,并且在手机距离充电平面一定距离时仍能保持充电。

要实现梦幻充电体验,目前的无线充电技术需要做到什么?

我们来从实际出发考虑一下,要实现「把手机随便往桌上一丢就能充电」这样一个简单的体验,现存的无线充电技术需要做到什么。

我要整张桌子都能充!

我们需要足够大的可充电面积,哪怕不是整张桌子,至少常用活动区域需要有较大面积是可充电的,这样就不需要每次拿起手机之后还要再把它摆回某个特定位置了。

基于磁感应的无线充电设备的可充电面积现在最大已经可以做到 30cm × 30cm,基于 Qi 标准的磁感应充电设备通过使用多线圈的设计,也能够扩大充电面的面积。然而在实际产品中,许多面积较大的无线充电产品充电面存在盲点,即充电面上有部分区域无法充电或充电效率较低,这种问题的存在有违我们希望充电设备可以随意摆放的初衷,面积做到再大也没有意义。

关于盲点产生的原因,在磁共振充电设备中多是跟线圈设计有关;而磁感应充电设备本身就是通过增加线圈数量来增大可充电面积的,实质上相当于把多个单线圈充电板拼在一起,线圈空隙处无法充电也就不难理解了。

我要一次充五台!

就算大多数人不会像我这种奇葩一样随身带三台手机,有了够大的充电面积却只能充一台设备的话也不合常理吧?

在这一方面,目前已经有部分无线充电产品可以达到比较令人满意的水平了。例如,在使用磁感应充电技术的 AirFuel 阵营,美国 Gill Electronics、英国 Chargifi 以及韩国 RT Tech 等公司在今年 CES 上展出的新产品都能同时对三台设备进行充电;至于使用 Qi 协议的磁感应充电设备,充电板里埋几个线圈就能充几个设备,大概跟有几个灶头就能烧几口锅一个道理……

整张桌子都在发射电磁波让我很慌!

虽然如今再提「辐射」这个词时,每天被各种奇形怪状的电子设备围绕的我们已经基本麻木了,但在无线充电场景下,电磁辐射确实是必须考虑的安全因素之一。

基于磁感应技术的无线充电设备所产生的电磁波频率一般在 400kHz 以下,对人体的威胁相对较小。而 AirFuel 基于磁共振的无线充电协议中规定的共振频率却高达 6.78MHz,同时为了达到较好的充电效果,充电设备一般需要较大的输出功率,这时能否做好电磁屏蔽就成了很现实的安全问题。

目前无线充电产品中电磁波的屏蔽主要通过加装防辐射材料来实现,也有厂家通过线圈结构设计与防辐射材料相结合的方式来进一步优化对电磁波的屏蔽。

不要太贵……

最后要关注的我们关注的,当然还是价格。

由于 Qi 标准的无线充电方案已经做到了芯片化,供应链也相对健全,在成本上有一定的优势,但要单纯使用 Qi 的技术实现上述充电体验,就必须采用多线圈设计,反而会导致成本的倍增;对于磁共振的技术而言,由于技术较新且缺乏相应的供应链资源,目前的成本还比较高,日后技术成熟实现芯片化之后,成本有望大幅下降。

2016 会成为无线充电元年吗?

无线充电行业内常常把磁感应称为第一代无线充电技术,而把磁共振称为第二代技术。磁共振相对于磁感应确实有诸多技术上的先天优势,据说新一代的 Qi 标准也试图兼容磁感应和磁共振两种工作模式,或与也表明了一直致力于推行磁感应无线充电标准的 WPC 对磁感应技术的认同。

而目前阻碍磁共振技术进一步普及应用的,更多还是技术本身的成熟度。虽然技术理论本身已足够完备,但在从实验室到商店的过程中,还有不少具体的问题需要攻克,例如整体充电效率、充电面上金属物体的识别与规避、充电区域磁场的自适应调节、充电过程的算法控制等等。

目前在磁共振充电领域进行技术攻关的主要是高通、英特尔、三星等行业巨头,有意从技术源头引导行业标准的制定,而规模较小的公司就鲜有从技术层面进入这个领域的了,其中一家名叫易冲无线的中国公司值得一提,这个团队在技术和芯片方面走得十分靠前,据称已经突破了前面提到的大部分技术障碍,深圳湾后续会对他们保持关注。

深圳湾在此前的文章中曾大胆猜测,无线充电技术的「鸡肋」境地很可能在 2016 年发生根本性改变。而无论是怎样的技术应用,归根结底,我们作为用户真正关注的,还是在 2016 年能否有机会用上一款提供完美无限充电体验的梦幻设备。

深圳湾社区有不少小伙伴在无线充电领域进行技术的攻关和产品的打造,想和这个领域的前线实践者以及技术专家近距离交流的朋友,可以点击这里了解和联系这些伙伴。
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贾可 2016-03-08 00:39

任重道远啊。如果2016做了接近线充效率的大面积+N台,首先还是商业场所的应用具备价值,个人使用还有很多障碍。

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