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iPhone 8降臨,能否改變無線充電的命運?
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北京時間9月13日01:00,蘋果公司將召開新品發佈會,公佈iPhone等一系列新產品。

如無意外,新一代iPhone手機將有三大技術創新值得關注——面部識別、OLED全面屏以及無線充電。

一直以來,蘋果都以技術應用的創新帶動著市場的發展和技術的前進。以指紋識別為例,蘋果真正將這一技術融入了我們的生活,使得指紋識別成為了智慧手機的標配,同時也改變了指紋識別的命運。

而這一次,蘋果又能否帶動另一波技術革命,尤其是拯救無線充電的發展呢?
 
什麼是無線充電
首先我們來瞭解以下什麼是無線充電?

無線充電技術,又稱非接觸式感應充電,是利用近場感應,即電感耦合,由供電設備(充電器)將能量傳送至用電裝置,該裝置使用接收到的能量對電池充電的技術。

目前,無線充電主要有以下三種形式:
電磁感應式無線充電
電磁感應無線充電是應用最多的無線充電解決方案。目前最為常見的充電墊解決方案就採用了電磁感應,事實上,電磁感應解決方案在技術實現上並無太多神秘感,中國本土的比亞迪公司,早在2005年12月申請的非接觸感應式充電器專利,就使用了電磁感應技術。

磁場共振式無線充電
磁場共振式無線充電由能量發送裝置,和能量接收裝置組成,當兩個裝置調整到相同頻率,或者說在一個特定的頻率上共振,它們就可以交換彼此的能量,是目前正在研究的一種技術。

無線電波式無線充電
這是發展較為成熟的技術,類似於早期使用的礦石收音機,主要有微波發射裝置和微波接收裝置組成,可以捕捉到從牆壁彈回的無線電波能量,在隨負載作出調整的同時保持穩定的直流電壓。此種方式只需一個安裝在牆身插頭的發送器,以及可以安裝在任何低電壓產品的“蚊型”接收器。

而從這幾項技術中則衍生出了幾大無線充電標準聯盟。

目前,消費領域的主要無線充電標準包括無線充電聯盟的Qi、A4WP以及PMA三大標準,而後兩者已經宣佈合併,共同開發新型的標準。

從市場規模上,Qi無疑是目前最為普及的,成員包括微軟、松下、三星、索尼、東芝等等,宜家也宣佈將推出該標準的傢俱產品。值得關注的是,Qi的最新標準可實現7至45毫米的無線充電距離,算是一個小小的突破。

A4WP的無線充電技術名為“Rezence”,採用諧振耦合技術,雖然在一些電子消費展上偶爾露面,但仍未正式商用。

PMA的產品雖然可以在市場中找到,但為數不多,最大的商業活動是獲得星巴克支持,在美國一些分店中推出了免費無線充電服務,但反響平平。

其他的還有Energous公司的WattUp技術,它採用了新型的遠距離射頻信號技術,目前已經可以實現4米的隔空無線充電,設備不需要放置在充電板上。如果Energous的技術能夠在未來獲得手機廠商的支援,直接內置於設備中,無疑是極具前景的。

無線充電IC原廠有哪些
說到了技術和標準,雖然看是簡單,但是真正大力發展無線充電技術的企業又有多少呢?

要知道,無線充電屬於高壁壘行業。

目前無線充電產業鏈涉及到的有無線充電晶片、模組方案設計、磁性材料線圈以及天線等企業。

從整體產業鏈分佈來看,無線充電分為發射端和接收端,接收端又可以分成晶片和模組兩個大部分。

而無線充電晶片包含了硬體、軟體以及協定等一些列無線充電所需的電源管理系統,但是由於壁壘較高,主要由國外巨頭掌握,如:IDT、TI、ST、ADI、高通、博通、東芝、NXP/Freescale、安森美、Maxim、淩力爾特、Fulton、Witricity、PowerbyProxi(三星投資)、Energous、Delphi、松下、東芝、羅姆、富士通、瑞薩、理光等,臺灣廠家如:淩陽、聯發科、新唐、立錡、盛群等。以及中國一些佈局較早的初創公司。

下面就來看看其中幾家比較大的公司的發展情況:
Dialog
蘋果的零組件供應商Dialog 及Energous,共同推出一款名為“DA4100 RF-Transmit”的全新無線充電IC零元件,基於Energous的WattUp無線充電系統所開發,體積更小僅7mm x 7mm且價格更低廉。

意法半導體
意法半導體推出了微型無線充電晶片組,可節省電路板空間,簡化機殼設計和密封,縮短研發週期,適用於超級緊湊的穿戴式運動設備、健身監視器、醫療感測器和遙控器。STWBC-WA充電發射控制器配合STWLC04無線充電接收器,採用比市面上其它無線充電晶片組所用線圈更小的線圈,在接收端只使用11mm直徑的線圈,在發射端使用20mm線圖,可以傳輸高達1W的電能。

TI
TI推出的BQ25892 是適用於鋰離子電池和鋰聚合物電池的高度集成型 5A 開關模式電池充電管理和系統電源路徑管理器件。 此類器件支援高輸入電壓快速充電。 其低阻抗電源路徑對開關模式運行效率進行了優化、縮短了電池充電時間並延長了放電階段的電池使用壽命。 具有充電和系統設置的 I2C 序列介面使得此器件成為一個真正的靈活解決方案。

聯發科
聯發科在2014年的CES上展示了多模充電裝器。同時在這次活動中,他們還展示了新的主機板和線圈設計。MT3188所含的線圈系統可以支援磁共振和磁感

高通
高通在2014本田雅閣電動汽車上演示了無線充電技術。這款Halo無線充電系統來自紐西蘭的奧克蘭大學。這個系統使用充電箱來驅動地面上的無線充電墊。當對準汽車上的接收端時,就可以進行充電。

早已入局的蘋果
截止目前,蘋果已經在無線充電上有著比較深的研究,也已經儲備了較多的技術支援。

今年2月蘋果加入無線充電標準組織之一的WPC也印證了蘋果在無線充電方面動作積極。蘋果的專利佈局顯現無線充電應用方式,或將帶動無線充電行業進入加速期。

今年五月,蘋果最新專利“雙頻天線的無線充電和通信系統”通過美國專利局審核,根據這項專利,提供充電的設備將會使用波束控制技術,所發出的信號會負載電源,以對其他設備進行無線充電。當時就曾有人猜測,蘋果的十周年獻禮iPhone 8或將具備這項無線充電技術。

根據目前曝光出來的專利圖來看,似乎蘋果是想創造一個“無線充電區域”。無論是iPhone、iPad或者APPLE Watch,只要進入某個區域,即可開始無線充電。不必受到距離的束縛。相比於目前常用的感應式無線充電,明顯蘋果的這一技術體驗更加友好。

目前蘋果公司的專利佈局來看,已經覆蓋無線充電的多種使用場景,包括單獨為手機進行無線充電,設備間相互充電,以及充電桌面為多設備無線充電。

而在前不久,網上爆出的iPhone8無線充電PCB版,採用單線圈結構,支援電壓在5-12V,電流0.6A-2A,功率在5W-10W之間,重要的是支持QI無線充電。眾所周知,iPhone一直不支持快速充電,而如果iPhone8能增加到10W,也算是了了蘋果用戶的願。

但是,。據供應鏈人士透露,iPhone 8將採用Qi標準無線充電板,但該標準只支援為7.5瓦功率充電,即5V/1.5A。大約是最新的無線充電標準 Qi 1.2 的 15 瓦充電功率的一半, 可謂名副其實的“慢充”。

至於為何無線限制快充,可能是發熱、成本、元器件選型的綜合考慮。

能否爆發的無線充電市場
根據IHS的預測,到2019年無線充電市場規模將突破100億美元,到2024年市場規模接近千億人民幣。而2015年市場規模仍不足20億美金,到2018年之前總市場將保持50%-200%的增長,勢頭十分強勁。

但是經過多年的發展,無線充電市場依舊不溫不火。

一方面,三星是無線充電技術最早的推動者,從 2012 年的 note2 產品就推出了外置的無線充電配件套只需要將無線充電貼片貼在手機預留的充電金屬接觸點上即可使用無線充電功能。到 2015 年,三星在 note5、s6、s6 edge 等產品中普遍集成了無線充電接收板。

可以說,2015 年是無線充電在消費電子大規模應用的元年,索尼、穀歌 NEXUS、MOTO、諾基亞等品牌在高端機上都開始內置無線充電模組,標誌著無線充電技術的成熟度及模組成本得到了國際一線品牌的認可。
手機無線充電目前整體市場滲透率較低,2017 年是 iPhone 推出十周年,市場預測下一代 iPhone採用無線充電技術是大概率事件,有望引領智慧手機掀起無線充電浪潮,華為、OPPO、VIVO、小米等中國國產品牌跟進將進一步推動手機無線充電滲透率的提升,預計手機無線充電技術應用將迎來爆發期。

除運用於手機之外,無線充電技術還將用於智慧手錶、平板電腦等諸多消費電子終端產品,市場空間均可達數十億元規模,潛力巨大。

除消費電子之外,新能源汽車是無線充電應用的另一廣闊市場。無線充電安全性高、受天氣影響小、節省道路空間,因此和充電樁相比更適宜運用於電動汽車;同時充電站、充電樁等設備的建設速度也難以跟上電動汽車增長速度,成為制約電動汽車發展瓶頸,因此無線充電將對電動汽車推廣起到重要促進作用。

難以克服的挑戰
無線充電問世之初,所有人都充滿期待,畢竟能夠擺脫各種煩人的線纜和充電器,是一件很棒的事情。

然而,最終產品問世後則讓人們無比失望:繁雜的標準、對手機放置位置的苛刻要求、緩慢的充電速度,最終讓無線充電成為一種雞肋功能。

當然,如三星S7等新款手機依然支持無線充電,但很多廠商已經“放棄治療”。那麼,無線充電是否還有機會普及呢?

目前,無線充電技術面臨幾方面的挑戰:
一方面是用戶害怕輻射會對人體產生傷害。但是,從理論來說,無線充電技術對人體安全無害處,無線充電使用的共振原理是磁場共振,只在以同一頻率共振的線圈之間傳輸,而其他裝置無法接受波段,另外,無線充電技術使用的磁場本身就是對人體無害的。但無線充電技術畢竟是新型的充電技術,很多人都會擔憂無線充電技術會像當初Wi-Fi和手機天線杆剛出現一樣,其實技術本身是無害的。

另一個方面是充電效率,特別是中場充電效率和遠場充電效率。此前已經有過不少測試證明,無線充電在大多數手機中的充電效率都要低於有線,而且你也需要將你的手機放置在無線充電基座上,畢竟現在其能感應的範圍並不遠。

第三,成本。目前大多數解決方案將重心放在移動手機上,無線充電接收器被放置在電池後殼或者保護套上,未來的無線充電技術將讓所有的移動設備嵌入內置接收器和發射器,這樣就可以在咖啡館、機場、速食店等公共場所方便使用無線充電設備。

但無線充電接收器放在電池後殼或者保護套上,這樣增加了額外成本,如果有手機廠商願意在手機內置接收器,不僅可以節省部分成本,優化性能,還可以推動無線充電的普及。

總結
蘋果一向對於用戶體驗有著極高的要求來看,本次如果iPhone 8配備了無線充電的技術,必然是可以商用。
同時,無線充電在未來的社會是非常重要的,這主要是因為在5G、物聯網以及新能源車即將成為社會的主流時,除了這些項目本身的技術研發之外,相關的充電問題也成為了非常重要的難題。

比如說,新能源汽車在未來成為主流車型已經是不爭的事實,但鑒於目前的電池技術,續航成為了非常致命的問題,但如果有一種隨時隨地可以無線充電的技術,那麼這個問題就可以迎刃而解。

但是,需要知道的是,無線充電技術目前面臨的三個挑戰如果無法解決的話,無論是在應用上,還是在人們的接受程度上,都很難實現真正的普及。其高昂的使用成本也會使消費者望而卻步,繼續成為手機上被人遺忘的技能!

試想一下,有著能夠快速充電的有線充電能夠以更低的價格更快的速度充滿電,用低效且昂貴的無線充電真的是一件現實的事情嗎?

所以說,即便如蘋果這樣強大,也很難在不改變技術和順應市場需求的前提下,使無線充電真的崛起,而無線充電在智能手機上的崛起也不會很明朗。就如智慧手錶一般,蘋果的入局僅僅是使得智慧手錶成為一件高昂的裝飾品,而不是消費品。

技術瓶頸與缺陷難破,即便是蘋果也難以改變無線充電的命運!
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