小米专利池

不久前,消息源Komiya发布了苹果秋季在线发布会的产品清单,包括iPhone 12、Apple Watch和AirTag。也许最引人注目的是苹果将在大会上推出期待已久的AirPower无线充电枕。在国内,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搭载的全球首款商用40W无线快充,到小米10 Pro+搭载的50W无线快充,手机无线充电的春天来了吗?

01相继倒下的先行者

说到无线充电,首先想到的是三星手机。的确,三星是第一个广泛使用无线充电的手机品牌。从三星S6开始,几乎每一代三星中高端手机都配备了无线充电。不过2015发布的S6并不是第一款支持无线充电的手机。早在十几年前,就有一个“神奇机器”顺便用上了这个功能。

这款手机是Palm在2009年发布的Palm Pre。像现在我们已经很熟悉的卡片式任务背景和全屏手势交互,都是它的机载系统webOS遗留下来的;有发光点、无线充电、正负极数据线等各种划时代的硬件,还有充电功率5W的专用磁掌Touchstone无线充电器。难怪雷军称之为神奇。但第二年Palm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iOS和Andriod的潮流中。

另一款支持无线充电的手机是诺基亚2012发布的Lumia 920。Lumia 920和Palm Pre一样,搭载了多项开创性技术:业内首款相机中带有光学防抖组件的手机,第二款支持Qi标准无线充电的手机(首款为夏普SH-13C),将无线充电带入大众视野......随着Windows Phone生态系统的消亡,诺基亚的手机业务也走到了尽头。

除了这两个国外品牌,首款支持无线充电的国产手机是2017发布的金立M7 Plus,即14W无线快充。可惜的是,李晶发布这款手机后,就开始走下坡路,逐渐淡出手机市场,最终破产。

02 AirPower,难产多年。

从技术探索到快速充电,无线充电吸引着一代又一代先行者的“奉献”。第一个吃到无线充电这只螃蟹的手机厂商半路牺牲上天的事情时有发生。这当然只是小概率事件,与技术无关。不过一方面也暗示了无线充电不是一条好路。

后乔布斯时代的苹果在新技术的跟进上相对保守。2015发布的Apple Watch是首款支持无线充电的苹果设备。在Apple Watch上应用无线充电三代之后,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最大的亮点是可以随意放置充电设备,允许用户同时为iPhone、Apple Watch、AirPods等支持无线充电的设备充电。为了实现“可以随意放置多个设备”,苹果首次在AirPower内置了重叠的***22组感应线圈。但是由于线圈之间的相互干扰,设备发热。过热也导致AirPower在18和19连续跳票,直到今年秋天的苹果发布会,我们才有机会见到它。

电量为王的家用无线充电

无论是稳扎稳打的三星,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1.5w,苹果更是坚守7.5W的温饱线,高功率意味着不可控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,国产首款无线充电手机金立M7 Plus,电量干到14W。从此,越快越好的理念彻底在国内厂商心中生根发芽。

相比目前15W的Qi标准无线快充,国内的无线快充可谓八仙过海。几乎每个厂商都能拿出自己的私有无线充电协议。华为的无线SuperCharge,小米的无线闪充,魅族的超级无线mCharge,OPPO的AIRVOOC,一加Warp的无线闪充。最低功率27W,最高功率是小米10 Pro+的50W。就连一直在看的VIVO也在APEX 2020上展示了60W的无线充电。

国产手机无线充电技术能在堆电的道路上一路狂奔,或将得益于电荷泵技术的应用。目前常用的快速充电方案有两种:高压小电流,低压大电流,以提高充电功率。电荷泵技术可以同时实现高电压和高电流。原理是利用电容作为储能元件进行电压转换。小米9采用这种有线快充技术,将无线充电功率提高到20W,电荷泵技术不改变电磁感应无线充电原理,因此也可以支持Qi无线快充标准。

04比有线充电多耗电47%。

无线充电利用电磁波感应原理充电,原理和变压器差不多。发送端和接收端各有一个线圈,发送端的线圈连接有线电源产生电磁信号,接收端的线圈感应发送端的电磁信号产生电流。无线充电技术有四种实现方式:电磁感应、磁场振动、无线电波和电场耦合。但是由于技术和成本的限制,所有的手机无线充电技术都是基于电磁感应的。

说到无线充电,转换效率的问题是无法回避的。基于电磁感应无线充电,理论充电效率达到80%。但这只是理论上的效率,实际情况肯定要打折扣。在线测试数据显示,220 AC V条件下,开启30W无线VOOC闪充时,充电端输出功率高达42.62W,远低于80%的转换效率。这带来了功耗的问题。

根据OneZero和iFixit团队的最新估算,无线充电方式的电量远低于有线充电方式。多次对比Pixel 4的无线和有线充电后发现,无线充电平均比有线充电多使用47%的电量。平均需要14.26 Wh;通过有线方式给手机充满电。无线充电器平均需要21.01 Wh。这个电量看似微不足道,但如果未来很多设备和终端都以无线为主要充电方式,耗电量将非常可观。

05无线充电,哪个只对手机够用?

IHS数据显示,预计到2020年,无线充电接收器出货量将超过6543.8+0亿件,2026.5438+0年传输端将达到约5亿件。预计全球无线充电市场将从2015年的17亿美元增长到2024年的15亿美元,年复合增长率为27%。当然,这6543.8亿个无线充电接收器大部分不是手机,其中以智能穿戴设备、新能源汽车等电子消费产品为代表的小型物联网设备为主。

就手机而言,无线充电的主要应用场景从来都不是从最低充到满充,而是“随时保持足够的电量”。上班时偶尔拿起手机,下班时不用担心手机电量;睡觉前把手机放下,就可以安心睡觉了。总结一下,手机无线充电有三个好处:一是利用碎片时间保持设备充满电,二是保护“菊花”,三是没有电线捆绑,可以随身携带。

所以无论手机的无线充电功率有多高,对大多数人来说其实都是鸡肋功能。而且一般的无线充电功能只在旗舰机型上搭载,能覆盖的用户就更少了。

无线反向充电和NFC充电未来可期。

与手机相反,目前可穿戴设备的无线充电需求非常旺盛。智能手表和TWS耳机充电盒基本上都标配了无线充电功能。这些产品大多电池容量有限,所以对充电功率不那么敏感,甚至用NFC充电也能满足。现在安卓手机基本都支持无线反向充电。小米10 Pro+达到10W的反向充电功率,可以轻松为TWS耳机盒等小型物联网设备充电,还可以顺便给苹果无线“快充”。

与其搞大功率私有无线充电标准,我觉得NFC充电标准的出台对整个无线充电生态的意义更大。5月份推出的NFC充电标准采用13.56 MHz的基础频率,支持250、500、750、1000 MW四个功率传输级别。1W的功率可以忽略不计,但是解决了可用性的问题。

NFC充电标准非常适合电池容量小的小型物联网设备。不需要额外的线圈和外围电路就可以实现无线充电,降低了成本,使设备更小。对于手机来说,NFC充电标准也可以让无线充电功能降到千元级别。目前搭载NFC功能的手机有很大的普及意义,也让无线反向充电变得更加容易。无线反向充电和NFC充电的结合应该会加快无线充电的普及。未来无线生活可期。

对了,你手机是无线充电的吗?