五、华为:独有双线圈方案 40W到50W的常规升级
随着2020年华为P40、华为Mate40的推出,其无线充电技术也随之自然演进到了40W和50W。
全新的华为超级快充立式无线充电器,仅功率配置不同,其它诸如外观功能等都采用了相似的设计,采用立式风冷散热以及独特的双线圈方案。
双线圈的方案十分独特,可以有效避免对于不同尺寸机型的适配问题,无需什么支架等配件,就能保证无线快充的正确触发。
双线圈的设计,甚至连平板电脑也能使用
充电速率方面,华为P40 Pro+使用40W无线充电需要1小时22分钟,华为mate40 Pro在50W无线充电下需要56分钟。
六、方式革新:磁吸式&自动追踪定位 从此不怕充电区域对不准
在各大厂商提高无线速率的同时,也有着另外一批产品出现,在无线充电上追求着新的方向。它们都基于Qi协议,因此最高仅能提供15W的无线充电速率,但是都对无线充电的另一大痛点——线圈对准,展开了攻势。
无线充电的核心技术就是电磁感应,手机内部的线圈和无线充电座中的线圈只有相互对准,才能保证在最大效率下工作。为了解决这一问题,厂商的解决思路大致分为四种。
1、 使用专用的充电支座
针对不同机型,有专门的无线充电设备,这是最常见的一大解决方案。
各大手机厂商推出的无线充电支座,在设计时都会考虑对于自家手机的兼容性。因此,它们往往在设计时,就已经考虑了无线充电位置的对位问题。不过,这种方法也缺少普适性,换一台手机,可能上一个充电座就会在兼容性上有所下降,轻则速率变慢,重则无法触发。
2、 磁吸式配对。
新一代iPhone 12全部搭载了Magesafe磁吸式充电功能。就我个人来讲,Magesafe的使用体验与其说是无线更接近于有线,只不过省去了一个插入接口的步骤,依然不能摆脱线材的束缚,去除时也需要一定的麻烦。
当然,磁吸式的设计,让iPhone12的无线充电设计不必考虑到从iPhone12 mini到iPhone 12 Pro Max之间巨大的尺寸差异,甚至未来的iPad系列如果要搭载无线充电功能,也不用改变太多,加入一个磁吸环即可。
3、 增加无线充电线圈的数量
和前面几种相比,增加无线充电线圈的方法可谓简单粗暴。如果一个线圈难以对准,那么只需要放多个线圈进去,就不必担心无线充电无法触发。
像前文介绍的华为超级快充立式无线快充,就采用了双线圈的设计,因此它的无线充电支座不仅兼容手机的横竖摆放,甚至连平板设备,放在这个无线充电支座上也能正常使用。
当然,在线圈的堆叠上还有更加暴力的。像李楠的创业公司怒喵科技,在去年就发布了一款名为CYBERMAT的无线充电鼠标垫。在鼠标垫的左中右三个位置,共放入了15枚充电线圈,因此在这三个区域均能实现无线充电的随意触发,不用为了找个位置而纠结太久。
不过,堆叠无线充电线圈也会带来许多问题,比如成本的增加、如何保证安全、以及如何确保散热等。
4、 位置追踪
既然用户不能找到无线充电的位置,那么让设备自动寻找,自动定位岂不是就可以了?小米智能追踪式无线充20W就采用了这种设计思路。
外观来看,它不过是一大块白色的无线充电板,不过它有意思的地方在于,当你放上一个无线充电设备,它就能够自动移动线圈到对应的位置,对准线圈触发无线充电。
无线充电支持Qi协议,因此兼容性极高,小米手机充电功率最高可达20W,并且支持一次性放置两个设备,无线充电座会逐一为其完成充电。
实际体验该功能,会发现充电板确实能够做到自动发现设备,以及对于线圈位置的定位。功率虽然偏低,但贵在省心,随手一放即可。
和前面几个功能相比,小米智能追踪式无线充20W可以说是最有意思的一种解决方案。当然它的缺点也很明显,比如这个充电板非常的厚,放在桌面你很难将它忽视,占用的空间可不小。此外,追踪定位时马达的声音非常明显,刺啦刺啦的噪声对于使用天以内也有不小的影响。
七、展望:65W及80W蓄势待发 还有科幻的隔空充电在路上
说完了已有的,让我们再来展望一下未来。在2020年无线充电还展示了诸多概念技术,快的话,说不准在2021年我们就能见到其量产版登场。
首先在无线充电速率方面, OPPO和小米都展示了其65W无线充电以及80W无线充电技术。
其中,OPPO直接展示了一款名为AirVooc的无线充电器,其采用了双发射、双接受的无线充电方案。并联双线圈的设计,使得收发效率最高可达88%,65W无线充电跟65W有线充电一样快,半小时即可充电完成。
此外,小米也演示了其80W超级无线充电的技术, 4000mAh的手机只需要8分钟就可以充电至50%,19分钟即可充满。
而在无线充电速率新突破之外,各大厂商演示的另一个概念版技术就让人兴奋的多,那就是隔空充电。
虽然摩托罗拉、小米、OPPO等厂商演示的隔空充电,在底座和覆盖范围甚至根本技术上都有着一定的区别,但是它们都有一个共同点。那就是无需接触,在一定距离内即可隔空实现充电功能。
如果大家有印象的话,在前年iPhone11推出时,就专门介绍了UWB这一技术。而在去年,许多手机厂商都开始宣布搭载UWB芯片技术,虽然宣传是针对智能家居实现一指连等控制方式,其实也在暗中为隔空充电布局。
UWB,就是Ultra Wideband,超宽带技术,其起源于上世纪20世纪60年代,被军方用于雷达的开发。不同于传统通信,它的发送和接收使用的都是具有纳秒甚至微秒级以下的极窄脉冲。脉冲时间宽度较窄,使得它可以实现频谱上夺得超宽带,同时发射功率维持在一个低功耗的水平。
因为时间宽度极短,且超宽频可以排除短波干扰,因此它不仅传输数据极快,在空间定位等用途甚至有厘米级的精度,用于室内定位再好不过。
解决了定位的问题,剩下的就是充电方式的选择。这里摩托罗拉和小米属于一类,而OPPO则是又一种新的充电方法。
——摩托罗拉&小米:射频法
从宣传片就不难看出,小米及摩托罗拉的隔空充电方案具有范围大并且方向性极强的特点。这是因为二者都采用了射频法,作为其隔空充电技术的基础。
射频法,顾名思义,就是通过能量极高的毫米波实现能量的传输,优点在于传输距离极远,但是缺点也很明显,存在一定的辐射问题,且转换效率非常低下。
用于军事用途的相控阵雷达
拿小米的隔空充电举例,室内空间定位+多达144根天线相味调制电磁波波束指向性,其原理上与相控阵雷达相类似。能够做到跟踪充电和移动中充电,说明其针对定位追踪和波束赋形的算法调教已经相当优秀。
不过,毫米波方向性强也意味着其绕射能力弱,演示中的异物遮挡,使用的基本为较薄且电磁波吸收率低的物品,一旦遇上吸收电磁波极强的人体,充电中断是板上钉钉的。
小米隔空快充概念版虽然看起来范围大十分美好,但是并不如摩托罗拉的方案更具备量产的可能,这其中主要涉及的就是一个辐射的问题。
射频法的能量转换效率是最低的,5W的充电功率,即便按照90%的转换效率来算,至少会有45W的功率以电磁波的形式损耗在传输过程中,更何况实际的转换效率可能更为低下。相比之下,5G基站电磁信号的能量密度国标仅为0．47W/㎡,而针对环境电磁安全的国家标准要求,功率密度上限为8W/㎡(以60G频率计算),无论怎样看,目前的概念版若维持性能不变,都很难符合国家标准。
因此支持任意方向,数米,5W功率,覆盖整个房间的小米隔空快充,更大的意义上是个概念演示。这个方案无疑于将一个雷达直接放在了房间里,不要说会对普通人造成潜在的健康危害,对于佩戴有心脏起搏器的患者几乎就是一个死亡禁区,基本不具备量产的可能。
相较而言,摩托的方案限制在桌面的范围,可以有效控制功率和覆盖范围,更容易满足国家标准的要求,也更容易保证用户的安全。
——OPPO:磁共振法
相较于小米和摩托激进的射频法充电,OPPO选择了更实在的磁共振法用于开发自家的隔空充电技术。
磁共振法是利用谐振器,使发射端和接收端达到相同的频率,从而达到磁场共振,实现能量的交换。和传统的磁感应技术相比,磁共振法的效率更低,最高仅有70%,但是传输范围有一定的增强,可以做到在桌面一个小范围空间内任意移动都保持充电过程。
磁共振相比射频法,目前更为成熟,早在2016年都有类似的产品量产,可以将Qi标准的充电距离从5mm提高到35mm之多。目前已经有高通、微鹅科技等公司在研发中。
根据了解,OPPO展示的磁共振充电技术来自成都斯普奥汀科技有限公司,支持最远10cm范围的隔空充电,且支持多部手机同时充电。目前充电功率仅有7．5W,不过未来还有可能进一步升级,实现18W的充电功率。
八、总结:追求大功率or创新便利性 我更看重的是后者
在过去的一年,无线充电速率的提升是巨大的。从曾经的27W变为了30W、40W、50W遍地开花,更高的速率可以缩短充电时间,在当下有线充电已达百瓦的前提下,确保有线和无线在体验上的基本一致。
不过,随着无线充电速率的逐渐走高。发热的问题也将会越来越严重。对于一个能量转换效率最高只有80%,且采用接触式充电的技术来说,无论充电快慢,产生的热量并不会改变,但自然散热的效果会降低许多,或许未来不仅仅会采用风冷,半导体散热也会逐渐被采用。
就笔者而言,相较于无线充电的速率,我更关注的是各种新奇的方式,在无线充电体验上的提升。
本身,无线充电受人们喜爱的原因,就是在于它随放随充的特性。用户使用完手机放到特定的区域,就能够自动开始充电,不用刻意的去做插入充电线等步骤,让充电无声无息的融入到生活之中。
无论是已有的多线圈、还是磁吸式、乃至自动追踪定位等方案,虽然充电上限仍然只有15W,但是由于适配各种设备,并且用起来更加省心,因此更具价值。甚至目前只有工程版的各种隔空充电技术也是如此,它们可以进一步解放无线充电的位置限制,让无线充电的使用更加自由,这也是无线充电这一技术面世的初衷。
另外,再提一句前段网络上传播的沸沸扬扬的《无线充电(电力传输)设备无线电管理暂行规定(征求意见稿)》。许多人都对此表示了关心,还在工程阶段的OPPO 65W无线充电和小米80W无线充电是否会因此胎死腹中。
按照笔者的理解,首先该文件仅为征求意见稿,并非为最终版,因此还有不小的修改余地。此外,许多报道都没有注意到,此规定适用于移动、便携式及电动汽车的无线充电设备的前提为,无线充电设备是辐射无线电波的非无线电设备,理论上手机并不包含其中,仅仅适用于无线充电宝等设备。因此,不妨再观望一下,让子弹飞一会儿,再下结论说无线快充竞赛结束吧。
出处:快科技 作者:傲腾
