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。
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。