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再议无线充电——脚步临近,未来越发可期

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在IDF 2015的第二日,英特尔提到了一个老生常谈的技术——无线充电,虽然这早已不是英特尔第一次发力该技术了,但与以往不同的是,本次英特尔宣布将会利用自家将于下半年发布的第六代酷睿处理器“Skylake”中集成的无线充电功能,像12年前利用迅驰平台推广无线上网技术一样,来推动无线充电的普及。

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具体来看,英特尔的模式是将无线充电模块整合进芯片中,再利用配备了无线充电板的桌子或其他物件来实现无线充电,英特尔操作该方案的优势在于其本身就是元器件巨头,强大的芯片出货量能带动方案快速普及,而芯片内集成无线充电模块的方式也比在终端与外设上实现无线充电的方式更加深入。

看上去,这似乎意味着无线充电的明天真的要来了,而当下也有越来越多的证据,都佐证了这一点的确已经不是虚言。

标准对于无线充电普及的影响正在减弱

无线充电自19世纪90年代由尼古拉·特斯拉成功进行了首次试验以来,已经经历了很长的发展时间,而目前,消费者市场主流的无线充电技术包括磁感应和磁共振两种,前者的优势在于当下成熟度最高、成本更低,普及性也最好,但由于其要求电源发射设备和接受设备必须紧密耦合,而且通常是一个充电点配对一个设备,因此它更多被行业看做是一个过渡方案。

而磁共振则是真正能实现隔空充电的方案,目前它已经可以实现2米多距离外的无线充电,借助松散耦合的特性也使其一个充电点同时支持多个设备充电,并具备更好的穿透性(像英特尔的方案就可以实现5厘米厚的障碍穿透),但它也有自己的不足,例如其电源控制难以优化,导致在多个设备同时充电时无法设定优先级和按需求供电,最终会造成充电效率的降低和功率损耗的增加,不过好在目前已经能够用蓝牙技术来实现消费者端的充电管理了。

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而基于这两种技术,目前全球一共有三个无线充电技术标准,分别是使用磁感应技术的WPC、PMA,以及使用磁共振技术的A4WP,相比较来说,WPC拥有的终端产品和专利都是最多的,其也是全球首个推动无线充电技术的标准化组织,不过也许你更熟悉的是它另外一个名字“Qi”;而PMA成立比WPC要晚一些,但它目前已经是北美地区覆盖速度最快的无线充电标准了,它的显著特征是它更偏向于充电器件,像桌子、家具等等,例如杜邦公司就是该技术的簇拥者;而A4WP则是由三星与高通联手创立,它们提出的标准名为“Rezence”,并在之后吸纳了英特尔的加盟,此外,它还吸引了硅谷一家专注底层物理研究长达10年的公司Witricity的加入。

虽然几乎没有争议的是,磁共振技术将会在未来睥睨整个行业,但由于行业利益非常巨大,因此每个组织都希望占据主流,以在未来坐享巨额的授权费收入,最终,激烈的竞争就在很大程度上延缓了无线充电的整体普及。

不过好在,这些标准组织当下已经意识到了这种竞争的坏处,并有了共同把市场做大的共识,因此它们之间也相互进行了合作或扩展,例如WPC也开始研究磁共振技术,而在CES 2015上,A4WP与PMA两大阵营还宣布正式合并,未来二者将致力于整合磁共振和磁感应两项技术,以早日促进无线充电标准统一。

而对于硬件与终端厂商来说,为了不孤立某项技术,它们往往选择同时加入多个阵营,典型的例子是高通,它本身是A4WP的创始人,又在2013年9月加入了WPC,同年10月份,高通又宣布支持PMA 标准——它们的灵活与兼容也使自身所处的这一环对无线充电有了足够的支持度。而包括第三方中间设备商也加入到了推动无线充电普及的浪潮中来,推出了不少兼容性更强的外置设备,以满足更多场景与设备的无线充电需求。

智能硬件、电动汽车和智能家居领域,将会是无线充电的有力推动者

在此之前,行业过多的把无线充电与智能手机联系在了一起,但由于终端缺乏等缘故导致其最终效果并不显著,而现在多了智能硬件、电动及混合动力汽车,还有智能家居这三大高速增长,且能令无线充电大有可为的新领域,因此其普及也就有了更多的期待空间。

毫无疑问的是,这三个领域对于无线充电的需求都很大,而它们也的确在加速无线充电技术,特别是A4WP标准的发展与普及,典型的就是电动汽车,像高通和日产就给出了在地面铺设充电板的无线充电方案,中兴也在去年联合了东风汽车在湖北襄阳等地启动了汽车大功率无线充电系统的公交商用示范线;此外,高通和沃尔沃还都进一步提出了半动态与动态充电方案,前者可以在例如公交站台、高速路休息区内提供短时间无线充电,以加强续航里程,而后者则希望把无线充电发射器埋进路面底下,使车辆在行驶中能够一直处于充电状态,进而实现免充电的目的。

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而无线充电技术还在对行业延展着更多的便利,例如日本就有企业在研究利用一级线圈和二级线圈的磁场强度变化来推测位置,以实现自动停车的系统。

而在穿戴设备领域,可以看到包括Moto 360和Apple Watch这两个不同阵营的代表都采用了无线充电技术,可以想见这也会是未来穿戴设备这类设备的标配。不过值得一提的是,由于穿戴设备体积和形态等因素的限制,目前Moto 360和Apple Watch采用的都是磁感应技术的无线充电方案(前者为Qi标准,后者采用的是与Macbook一致的Magsafe磁吸式技术,再加上一个线缆来实现不需要(直接)插线的充电方案),对于磁共振技术的支持还不是很好,这也就是为什么它们的使用者往往觉得“人前风光人后(充电)受罪”的缘故了。

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但好在,还有一批力量在支持着无线充电技术的发展,它们就是以宜家、星巴克和麦当劳为首的零售商和餐饮服务商们,借助于这类公共场所的无线充电体验,能够以更低的成本和更潜移默化的方式影响大众用户们,不过更重要的是,通过公共场所的普及,还有利于满足无线充电在多个情景(家庭、交通、公司)实现无缝使用的深度需求,并能够分摊大量的成本。

WiFi能成为无线充电的载体吗?

相比较磁感应和磁共振技术名词与原理上生涩,靠WiFi实现无线充电的想法显得更通俗易懂,成本与门槛看似也更低,因此更为用户所期待,但这真的可以实现吗?

关于WiFi实现无线充电的畅想很早就有,具体设备也有2012年轰动一时的Airnergy Charger和2013年美国杜克大学两位学生给出的“单元列阵”方案,不过遗憾的是,虽然WiFi几乎已经无处不在,但由于它面临空间能量密度有限制(要在对人体无害的基础上),以及小型化天线能接收到的能量非常低(特别是被缩小到手机可用的大小,就更是入不敷出了)的问题,本身难度非常之高。

而且最重要的是WiFi的功率实在太低,即便是按照中国信息产业部无线电管理委员会规定单个无线接入点设备发射功率100mW的上限来计算,在信号100%无外泄同时转换率也达到100%的前提下,其想要充满一个1000mAH的电池也都需要花费数十个小时,更别说信号100%无外泄和转换率100%本就是妄想——因此,除非是推翻了能量守恒定律,不然指望WiFi实现无线充电基本就是个美梦。

小结

无线充电的终极目标,是想让电力像无线网路一样普及开来,让天上飞的,地上跑的,还有家里用的,身上戴的都能够实现永不断电,虽然这个目标听上去几乎遥不可及,但就当下来说,无线充电已经开始逐渐改变我们的生活了,甚至说不定今年,就是行业一直期待的无线充电爆发之年也未可知。

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