手机用上无线充电,没你想的那么简单

不久前,消息人士Komiya放出了包括iPhone 12、Apple Watch、AirTag在内的苹果秋季线上发布会的产品名单,其中可能最引人注目的是,苹果将在发布会上推出跳票已久的AirPower无线充电枕(www.dtoc.cn)。国内这边,2020年的手机无线充电市场,也开始了新一轮的军备竞赛。从OPPO Ace2搭载的全球第一款商用40W无线快充,到小米10 Pro +的50W无线快充,手机无线充电的春天要来了?

01相继倒下的先驱们

提起无线充电,大家脑海里第一个想到的应该是三星手机。的确,三星是最先广泛使用无线充电的手机品牌,从三星S6开始,后面几乎每一代三星中高端手机都搭载了无线充电。不过2015年发布的S6却不是第一款支持无线充电的手机,早在十多年前就有一部“神机”顺便用上了这个功能。

这部手机就是2009Palm(奔迈)发布的Palm Pre像现在我们早已熟悉的卡片式任务后台、全面屏手势交互等都是其机载系统webOS玩剩下的;发光小圆点、无线充电,正反数据线等划时代的硬件一应俱全,还有专门的磁吸式Palm Touchstone无线充电器,充电功率5W,怪不得雷军直呼神奇。Palm在第二年就被惠普收购,之后推出的几款产品反响平平,最后逐渐淹没在iOSAndriod的潮流中。

另一款支持无线充电的手机就是诺基亚2012年发布的Lumia 920。Palm Pre一样,Lumia 920也搭载了不少先锋技术:业界第一款在相机中加入光学防抖组件的手机,第二款支持Qi标准无线充电的手机(第一款是夏普SH-13C),将无线充电带进大众视野......随着Windows Phone生态的断代,诺基亚手机业务也走向了终结。

除了这两个外国品牌外,国内第一款支持无线充电的手机是2017年发布的金立M7 Plus,还是14W无线快充。令人可惜的是,金立发布这款手机之后,就开始走下坡路,逐渐淡出了手机市场,最终破产。

02难产多年的AirPower

从技术探索到尝试快充,无线充电吸引着一代又一代的先驱们前赴后继的“献身”。第一个吃无线充电这个螃蟹的手机厂商半路祭天的情况时有发生,这当然只是一个小概率事件,和技术无关。不过这也从一方面暗示,无线充电这条路不好走。

后乔布斯时代的苹果,在新技术的跟进上相对比较偏向保守。2015年发售的Apple Watch是第一款支持无线充电苹果设备。无线充电在Apple Watch上应用了三代之后,一直到2017年的iPhone X/iPhone 8才支持Qi 1.1标准的7.5W无线充电。也是在这一年,苹果提出了AirPower充电枕的概念。

AirPower最大亮点就是可以任意摆放充电设备的位置,能让用户同时为iPhone、Apple Watch和AirPods等支持无线充电的设备进行充电。为了实现“多款设备随意放置”,苹果史无前例的在AirPower中内置了重重叠叠一共22的组感应线圈。但是由于线圈之间相互干扰,导致设备发热。过热问题也让AirPower在18、19年连续跳票,直到今年秋季的苹果发布会,我们才有机会和它见面。

03功率为王的国产无线充电

不管是发挥稳定的三星,还是注重体验的苹果,多年来手机无线充电的功率都没有超过15W,苹果更是死守7.5W的温饱线,高功率意味着难以控制的发热问题和更高的专利池费用。但是国产手机厂商并不这么认为,2017年第一款国产无线充电手机金立M7 Plus,就将功率干到了14W,从此越快越好这个概念,就彻底在国产厂商的心中扎下了根。

和目前顶天15W的Qi标准无线快充相比,国产无线快充可谓是八仙过海,各显神通。几乎每一家厂商都能拿出一套自家的私有无线充电协议。华为的Wireless SuperCharge、小米的无线疾速闪充、魅族的Super Wireless mCharge、OPPO的AIRVOOC、一加的Warp无线闪充。功率最低从27W,最高到小米10 Pro+的50W,就连一直在观望的VIVO在APEX 2020上都秀了一把60W的无线充电。

国产手机无线充电技术能够在堆功率这条路上一路狂奔,还是要得益于电荷泵技术的应用。目前快充常见方案的有高压低流、低压大电流这两种方案来提高充电功率,电荷泵技术可以实现既能高电压又能大电流,原理是利用电容作为储能原件,进行电压转变。小米9就是利用这个有线快充技术将无线充电功率提升到了20W,并且电荷泵技术并不改变电磁感应式的无线充电原理,所以同时也能支持Qi无线快充标准。

04比有线充电多耗费47%的电

无线充电利用电磁波感应原理进行充电,原理类似于变压器。在发送和接收端各有一个线圈,发送端线圈连接有线电源产生电磁信号,接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流。实现无线充电技术主要通过四种方式:电磁感应式、磁场共振式、无线电波式、电场耦合式。不过由于技术和成本的限制,目前所有手机无线充电技术都是基于电磁感应式的。

一旦涉及到无线充电,都避不开转化效率的问题。基于电磁感应式的无线充电,理论充电效率达到了80%。但这只是理论效率,实际情况肯定是要打折扣的。根据网上测试的数据,在220 AC V 电情况下,开启30W无线VOOC闪充,其充电端输出功率高达42.62W,比80%的转换效率低不少。这就带来了一个耗电问题。

根据OneZero和iFixit团队的最新估算,无线充电方式的功率要比有线充电方式低很多。在对Pixel 4的无线和有线充电进行多次对比后发现,平均无线充电比有线充电多使用了47%的电量。用有线方式将手机完全充满电,平均需要14.26 Wh;而无线充电器平均需要21.01 Wh。这点电量看起来微不足道,但如果平摊到未来多设备、多终端都以无线作为主力充电方式话,耗电量就非常可观了。

05无线充电,只有手机哪够

根据IHS数据,预计到2020年,无线充电接收端出货量将突破10亿件,发射端在2021年也将达约5亿件的规模。预计全球无线充电市场规模将从2015年的17亿美元增长至2024年的150亿美元,年复合增长率达到27%。这10亿件的无线充电接收端当然大部分都不是手机,其中还是以智能可穿戴设备为代表的小型IoT设备,新能源汽车和其他电子消费产品为主。

就手机来说,无线充电这种东西的主要应用场景从来都不是从最低电量充到满,而是“随时保持电量充足”。办公时偶尔拿起手机打接电话,下班时也不用担心手机电量;睡觉前把手机一放就能安心进入梦乡。总结起来,手机无线充电有三个优势:一是利用碎片化时间保持设备电量充足,二是保护“菊花”,三是没有线材束缚,随拿随走。

所以不管手机无线充电功率多高,其实对大多数人来说都是个鸡肋功能。而且一般无线充电功能都只搭载在旗舰机型上面,能覆盖的用户就更少了。

06无线反向充电和NFC充电未来可期

和手机相反的是,目前可穿戴设备无线充电的需求却很旺盛,智能手表和TWS耳机充电盒基本都标配了无线充电功能。这类产品大多电池容量有限,对充电功率没有这么敏感,甚至利用NFC充电都能满足。现在的安卓手机也基本支持无线反向充电,小米10 Pro+达到了10W的反向充电功率,给TWS耳机盒子和其他小型IoT设备冲个电轻轻松松,还能顺便给苹果来个无线“快充”。

与其大搞大功率的私有无线充电标准,我认为NFC充电标准的推出,对整个无线充电生态的意义更大。五月份推出的NFC充电标准,使用 13.56 MHz 基本频率,支持250、500、750和1000毫瓦四种功率传输等级。区区1W的功率微不足道,却解决了有无的问题。

NFC充电标准非常适合电池容量不大的小型IoT设备,不需要额外增加线圈和外围电路就能实现无线充电,降低了成本,也能让设备体积做的更小;对于手机来说,NFC充电标准也能让无线充电功能下探到千元级,目前搭载了NFC功能的手机,普及意义非常大,也让无线反向充电这件事情变得更加容易。无线反向充电和NFC充电的组合应该可以加快无线充电的普及速度。无线生活,未来可期。

话说,你的手机用上无线充电了吗?

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