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从多角度出发,无线充电技术普及还存在哪些阻碍?

2019-12-05 14:23:06 来源:大比特商务网 作者:欧蕾伊 点击:2925

【大比特导读】都快2020年了,无线充电技术为什么还没普及呢?

A:谁有手机充电线,借一下

B:Lighting接口的要不要?

C:有充电宝,但没Type-C的线

A:.....

想必我们在生活中或多或少也会出现以上这种情况吧,是不是有种有苦说不出,叫天天不应的感觉。现如今我们开始越来越厌烦杂乱无章的电线,到底何时才能抛下单独接口的充电线的累赘,告别线圈缠绕的烦恼,都快2020年了,无线充电技术为什么还没普及呢?

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无线充电受厂商热捧

随着人们对无线世界的美好憧憬,手机等消费类电子无线充电市场率先形成,各大品牌手机厂商前仆后继推出搭载无线充电功能的手机,截止2019年11月份的数据显示,支持无线充电功能的手机已有252款,例如Iphone8至Iphone11系列的9款产品均配有7.5W无线快充;华为Mate系列8款产品和P系列1款产品分别配有10W、15W、27W无线快充;三星有多达29款手机配有10W、12W、10W、15W无线快充;而小米有5款产品分别配有7.5W、10W、20W、30W无线快充,其中小米30W是目前全球最快大功率的无线充电。

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手机无线充电正在逐渐远离电线束缚和电量告急的顽疾,无线充电功能在未来有可能会成为手机的标配。根据《全球无线功率传输市场》报告的分析师预测,在2020-2025年的预测期内,无线功率传输市场预计将增长110亿美元,复合年增长率为24%,无线充电市场前景较好。

维普创新科技CEO李昊博士对此认为,无线充市场接下来会进入爆发期阶段,不管是从集成度、高功率、应用性的维度来看,无线充的落地会越来越多。例如电动牙刷、防水设备、手机、高功率家电等诸多消费电子终端产品。

而江西联智集成电路研发经理廖京则认为,未来无线充增量市场会集中在小功率产品,例如TWS蓝牙耳机、智能手表等可穿戴设备。

随着消费类电子、新能源汽车市场的入局,无线充电市场规模会逐渐成型,据Market Research的研究数据显示,未来8年无线充电市场的复合增长(CAGR)将会达38.7%。

尽管如此,无线充电目前暂时还没大面积普遍流行起来,生活上仍有一部分消费者认为无线充电用处不大,觉得无线充电用起来很慢,而且很不方便,主要是应用场合不同所造成。那么现阶段无线充电最适合在哪些场合使用呢?譬如在卧室或酒店的床头柜上,无需拔插,早晨醒来手机满电;咖啡馆、餐馆、图书馆、机场车站候车室等公共场合,随手一放,一顿饭或一杯茶后手机满电;办公桌上,不管何时离开办公桌,手机基本满电;车载无线充上,现代交通道路复杂,手机开导航已成为有车一族的日常习惯,无线充的方式可以让驾驶员单手操作,停车后手机依然满电。

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《乔布斯传》里有过这样一段话,“消费者并不清楚现在科技的发展水平,人们不知道想要什么,直到你把它摆在他们面前。”或许无线充电也是其中的一个它,如果逐渐在公共场合铺设无线充电设备,就会发现越来越多的用户会愿意使用,用户接受,就能让无线充电厂商有动力去投资研发技术,最后无线充电的方式便可随处可见,相关的产业链也会越来越趋向成熟。

红外光充电技术靠谱吗?

曾几何时,红外光充电技术一直是无线充电方式的头牌选择,但这些年过去,该技术依然还是实验室或科技展品会上的“新潮儿”,红外线属于一种不可见光,呈窄光束状,工作原理是通过发射器内部的激光二极管射向接收器,接收器中有一块光伏电池,可以将光能重新转换为电能。红外光发射器可以安装在室内灯具或天花板上,同时可以为范围内所有搭载转换接收器的电子设备进行无线充电。

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红外光无线充电是一种跟WIFI一样大范围覆盖的充电方式,著名以色列技术创业公司WI-Charge的市场营销总监Yuval Boger指出,5G技术的出现,将提高物联网设备的能源需求,电池充电会进一步趋紧,红外光无线充电有了发展的机会。

他继续说道,“红外光无线充电是一个安全的解决方案,它是属于IR光,是自然界很普遍的一种光源。目前也存在于家庭当中,例如遥控器。”

而回顾国内情况,在研发该技术的厂商几乎没有。深圳市方昕科技的副总经理兼研发总监曾有根就此表达了他的看法,他说,“现阶段红外线无线充电技术不适合当前主流发展,一是能量小,二是效率低,三是成本太大。”

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不过根据网友爆料,小米实验室正在利用该技术量产真正意义上的远距离无线充电技术,但目前该技术只能实现5W充电接收,以Iphone X为例,充满大约需用3个小时以上,另外能量接收器尺寸还无法做得很小,还有诸多难题待攻克。

技术老大难问题

当下的无线充电仍面临着许多技术壁垒,关于这一点,时科FAE工程师温玉明觉得前两年最大的瓶颈是充电效率低问题,大概只有80%-85%左右,而现在准确数字已达93%,但是无线充电范围窄、稳定性和高效性难兼备,对电池寿命的影响以及移动不便仍是一大难题。

另外,希荻微高级FAE经理刘英补充道,无线充电过程发热发烫的问题需重视。一般来说,该问题根本原因所在于厂商对于不同方案的选择,因为大多数无线充电方案都会带有温度控制电路和NTC热敏电阻器,该些器件主要是为了防止电路在工作中产生的热量过高,烧坏元器件,而且如果部件内每个元件都有误差的话就会对整个充电性能产生影响,因为过多的电流消耗自然就会产生过多的热量。

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刘英表示,好的用户体验是推动无线充电市场普及的首要条件,充电效率的提高仍不能满足用户需求,无线充电器不再出现过热现象才是亟需解决的问题。

针对发热这个问题,意法半导体技术市场经理谭有志解释道,无线充电产品的接收端主要可分为芯片与模组两大部分,由方案设计、磁感应线圈、传输线圈、磁性材料、主控芯片等环节组成,在现阶段充电功率快速拉升的同时,也应要求接收端功率相应的功率支持。

接收端线圈上的屏蔽薄片优劣性是决定是否能实现无线充电装置安全、高效、不发热运行的必要因素。中岳非晶董事成员董晓磊表示,如今市面上无线充电模组都具有轻便、易携带的硬指标要求,而超薄纳米晶带材不仅具有高性能的优势,还不会过厚,给工程师在设计时提供了可操作空间。

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以上问题无疑是无线充电发展的“绊脚石”,但同时也为我们指出了无线充仍有未解决的难题,那么关于未来无线充电技术会有哪些方面的革新?美芯晟科技的董事长程宝洪博士预测到,未来手机端口将会逐渐取消,因为按照目前数据、音频传输皆可实现无线的方式,而电能传输无线化的普及则会通过高端手机到中低端手机的转变过程来实现,并且随着市场的扩大,针对不同功率段、不同的应用领域,电磁化芯片定制趋势会越来越明显。

异物检测

众所周知,目前主流的无线充电是电磁感应式,配有发射端和接收端。当无线充电正常工作时,发射端电磁场可能会耦合其他意想不到的物体,这些意想不到的物体主要指铁磁性金属,例如回形针、硬币等,如果这些金属直接在发射端和移动设备之间,短短几秒钟便可加热至100℃。这不仅会让移动设备表面产生永久性损坏,甚至还会对人体造成危险或引发火灾。

目前的异物检测主要分为Q值法(功率传输前)和损失平衡法(功率传输期间)两种方法,无线充电主要采用Q值法,可根据检测的Q值判断无线充电过程中是否存在异物。另外现在推出市场的无线充产品大多数都会搭载FOD异物检测功能,当检测异常,便会自动终止无线充电。

面临这种境况,小米手机无线充电技术专家姜翔文说出了自己的见解:“异物检测能一定程度保障用户使用安全,但现阶段无线充要完全取代有线充是不可能的,因为两种充电方式在许多使用场景上有着差异性。”

电源芯片厂商

无线充电被誉为另一个千亿级别的新领域,作为技术含量、利润效益皆是顶端的电源芯片厂商布局已久,但顶层的位置长期以来就被国外企业垄断,例如有美国高通在无线充电的方案设计和电源芯片环节拥有大量的技术专利,就像那句网络流行话语,每卖一台手机,高通就赚X元;而IDT在无线主控芯片上占据主导地位,产品广泛应用华为、三星、小米等主流智能手机品牌上等等。

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国内电源芯片厂商起步晚,与国外大品牌全面展开竞争的同时,既要面临无线充电产品同质化严重的现象,还要面临国产芯片设计不够专注和聚焦、性能有所欠缺、系统企业对国内芯片厂商耐心不够等不利因素。

总而言之,随着手机端、可穿戴式设备无线充市场持续扩大以及自从手机搭载无线充以来,各大半导体企业都在该产业部署了发展计划,但高投入回报慢的收益依然让很多IC芯片设计厂商望而却步,因此,无线充应用领域过于单一在一定程度上影响和决定无线充普及的发展。

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