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无线充电难在哪?我们和专业人士聊了聊
[发布时间]:2020年1月7日 [来源]:爱否科技 [点击率]:1264
【导读】: 在当代生活,手机日益强劲的性能和迟迟没有技术突破的电池之间的矛盾,已经越来越影响到广大人民群众的精神娱乐生活。  面对这个尖锐的矛盾,手机厂商除了努力塞大电池之外,还需要在充电这件事情上加大力度。...

  在当代生活,手机日益强劲的性能和迟迟没有技术突破的电池之间的矛盾,已经越来越影响到广大人民群众的精神娱乐生活。

  面对这个尖锐的矛盾,手机厂商除了努力塞大电池之外,还需要在充电这件事情上加大力度。除了功率已经直逼笔记本的快充之外,无线充电成为了新的兵家必争之地。
  无线充电的难点在哪?苹果的 AirPower 为什么失败?我们一起聊一聊。
  本文虽然用爱否 S1 当封面,但是文中真的没有任何广告成分,请大家放心阅读。

  无线充电的原理
  事实上无线充电并不是一项新技术,早在 1890 年,雷电法王特斯拉就已经完成了无线输电的实验,但是由于条件的限制和各国电力情况的不同,这项技术只能成为想象中的产物。
  目前绝大多数手机使用的都是「电磁感应式」无线充电:给充电板内线圈一定频率的交流电,进而会产生磁场;两边电路联通之后,手机内的次级线圈会由于电磁感应原理感应出电动势,电路连通后会产生一定的感应电流,经过整流之后就可以传送到手机电池中。我们日常生活中常见的变压器就是这个原理。
  说起来简单, 实际就会出现一些问题。
  首先就是发热,这主要是由于能源转换效率较低导致的。根据我从专业人士那里了解到的最新消息,在目前半导体发展的水平下,比较好的无线充电器的充电效率基本维持在 75% 左右,相对比有线充电能够维持在 90% 以上,使用电荷泵的手机能够达到 98% 以上。
  根据能量守恒定律,被浪费掉的电能就会转换成热能的形式,导致手机发热。由于锂电池高温会产生巨大的风险,电池越大风险越大,因此几乎所有的手机内都有手机电池管理电路,为的就是让手机在安全的温度内运行。
  以 iPhone 为例,工厂那边的数据显示温度控制线大概是在 38°C 左右,高于这个温度就会强制充电降频。这也就使得很多高功率无线充电很难长时间维持峰值充电速度。
  除了发热,还有一个难点就是异物检测。
  我们现在都知道无线充电的原理是金属线圈之间的电磁感应,但是绝大多数金属都是有电磁感应能力的(这也就是金属材质手机很难做无线充电),如果没有异物检测,如果充电器上有异物放置,可能会导致充电器会持续供电,接着电生热,就容易导致充电器过热损伤,甚至引发火灾等风险。
  除了异物,目前还有诸如金属手机边框、手机壳等有可能引发的异物检测问题,这些都需要充电器厂商进行检测。
  这在业内被称作 FOD 异物检测,Qi 协议认证中必须的一项保证。各个供应商不同的无线充电方案,FOD 是其中差别比较大的一项。

  Qi 协议是个啥?
  提到无线充电就会想到 Qi 协议,但事实上 QI 协议是一项由无线充电联盟(WPC)定制的短距离低功率无线感应电力传输互联标准(别看长,念一遍就明白了)。
  事实上无线充电板即使是在不工作的前提下,也是在以极微弱的电流做功,进行脉冲检测,检测到信号后会进行协议交换匹配。这个协议可以是 Qi 协议,也可是其他的比如私有协议,确认过眼神,彼此是对的机之后才会开始充电;握手失败就会触发 FOD,停止供电。
  Qi 协议的认证并容易,首先你得企业需要在 WPC 注册成会员,根据公司的规模有四个档位(小企业会员、准会员、正式会员、超级会员),根据档位的不同缴纳不同的会员年费,根据并享有不同的级别待遇。
  之后就可以将产品交于 Qi 进行质检测试,测试内容包含「符合性测试」和「兼容性测试」,测试通过后就可以发放认证了。
  目前市面上除了 Qi 协议,还有一些其他的联盟以及厂商的私有协议。但是由于 Qi 联盟成立早、会员多、市场认、兼容性强,所以 Qi 协议在小功率无线充电市场上,尤其是手机无线充电市场上具有统治地位。
  但私有协议的兴起,无线充电碎片化也不能全怪厂商,一方面是利润,一方面是 Qi 协议的认证标准稍有落后,直到 2018 年的 V1.2.4 标准才推出了针对 5W — 30W 产品的 EPP 类型(5W 一下为 BPP 类型)。
  其实 Qi 协议只是 WPC 内的一部分,WPC 实际上技术可以覆盖到 1W — 1000W 功率,当然大功率的主要是面向工业领域,比如汽车。国内一家名为「微鹅」的无线充电方案公司就推出了 1000W 无线充电方案,使用的是后面会介绍到的磁共振技术,不过不是给手机用的,主要是给电动汽车充电的。

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