
2009年,第一款无线充电手机上市。 在2011年,偏离5V1A有线慢速充电的手机也开始出现。 随后,每年都会有新技术试图将手机充电体验推向新的高度。 2021年1月29日,充电再次成为热门话题。 因为小米和摩托罗拉在同一天宣布了“太空费用”。 它们可使手机在距充电器1米或更远的距离上实现“真正的”无线充电。
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小米空气充电演示
但是,两方都没有透露空气充电器的量产时间,这引起了大家的胃口。 “在哪里可以买到”已成为最大的问题之一。 要知道答案,我们仍然必须从无线充电的技术原理和发展状况入手。
01无线充电:使用方法分为三类,原理分为两类
尽管“空气充电”听起来很“黑科技”,但实际上它是一种无线充电。 从使用的角度来看,无线充电分为三大类:电磁感应无线充电,电磁共振无线充电和射频(RF)无线充电。
根据实现原理,无线充电有两种类型。 具有相同原理的电磁感应和电磁谐振无线充电被统称为“电磁耦合无线充电”,具有独立原理的射频无线充电是单独的类别。
电磁耦合无线充电示意图
目前,市场上支持无线充电的手机和耳机基本上都使用电磁感应无线充电。 这些设备将使用磁场的无线磁路代替有线线路来实现电的传输。 充电时,充电器和要充电的设备都必须带有线圈,并且两者的线圈必须对齐,并且可以在很近的距离(触摸)下正常工作。
通过电磁感应无线充电为手机充电
电磁谐振无线充电也需要一个线圈,但是该技术具有更长的工作距离(最大25厘米)。 电磁共振无线充电在诸如汽车和工业机器人的大型设备中更受欢迎。
电磁共振无线充电
射频无线充电通过充电器的内置天线直接传输无线信号。 充电装置的天线接收到无线信号后,将无线信号转换为电能以实现充电。 射频无线充电的工作距离最远,可以达到几米。
摩托罗拉的充气演示
射频传输本身并不是什么新鲜事物。 蓝牙,Wi-Fi和对讲机之类的无线产品都可以在射频上工作。 射频无线充电仅将无线信号转换为电能。 真正的困难在于提高转换效率。
02电磁共振代替电磁感应?
电磁感应无线充电已变得相当流行,大多数高端手机都支持这种无线充电方法,而4000元以下的手机中出现了50W级的快速无线充电。 可用作充电器为其他设备进行低功率无线充电的手机已不再稀罕。
然而,需要对准线圈,距离太近以及同时充电装置的数量是三个缺点,这限制了电磁感应无线充电的发展。 苹果公司曾经试图通过AirPower解决这个问题,因为AirPower装有多个线圈,但由于无法控制热量而放弃了该产品。
废弃的空中力量
实际上,就技术特征而言,由于该技术对位置和距离的要求较低,因此电磁谐振无线充电具有更好的机会同时解决充电位置和要充电的设备数量的问题。 一些公司制造了“充电篮”,可以在不触摸充电器的情况下同时为篮中的多个设备充电。 尽管充电距离不如“空气充电”,但是电磁谐振无线充电比电磁感应无线充电更方便。
用于为多个设备充电的“充电篮”
将我们的注意力转向电动汽车领域,电磁共振无线充电已经能够满足电动汽车的日常使用。 WiTricity的电磁谐振充电基座可以在10到25 cm的距离内实现90%到93%的端到端充电效率,充电功率可以达到11kW以上。 目前,有线充电桩的功率小至7 kW,功率大于200 kW。 作为无线充电方法,仍然可以提供11kW的功率。
此外,电磁谐振无线充电基座可通过沥青,水泥,冰和雪进行充电。 换句话说,停车场将不会具有阻碍行驶并从地面突出的充电基座。 一些制造商甚至试图将无线充电板(类似于电车)放在道路下方或空中,以实现步行时充电。
无线充电板
在全球范围内,市场上有两种使用电磁谐振无线充电的型号,即BMW和McLaren。 中国还于2020年5月发布了基于WiTricity的电磁共振技术的“电动汽车无线充电国家标准”。
无论是在电子产品领域还是电动汽车领域,相比电磁感应无线充电,电磁共振无线充电都能更好地解决当前消费者的痛点。
03充气产品已投放市场近2年了
射频无线充电的应用非常少见,但是有很多公司涉足这种技术。 不仅小米和摩托罗拉,还有Ossia,Energous和humavox等公司还展示了有效的RF无线充电产品。 例如,Ossia在2017年展示的Ossia Cota系统可以同时在9米范围内为32台设备充电,并且还通过了美国的FCC认证。
那是Cota
Energous涉足更多领域。 该公司正试图将射频无线充电推向家庭,汽车,办公室,医疗和军事领域。 其WattUp无线充电系统支持长达4.5米的充电距离。 在2019年8月,已推出使用WattUp无线充电技术的助听器。
助听器,支持射频无线充电
04加速向充气的过渡
原则上,用于手机无线充电的电磁感应技术相对“落后”。 但是之所以被制造商广泛使用,是因为门槛低。 但是,这种低阈值牺牲了用户体验,这就是为什么手机无线充电在技术爱好者之外并不十分流行的原因,并且大多数用户都不介意使用有线充电。 在成熟,低成本的电磁谐振和射频无线充电器出现之后,无线充电才能真正实现大家所想象的比插入式充电更高的便利性。
但是,从这些行业中专注于“空间充电”技术的公司的产品以及小米和摩托罗拉对新技术的信心来看,空间充电可能不再需要漫长的过渡。 如果是这样的话,那么在消费电子领域(电动汽车的前景仍然非常好),电磁谐振无线充电不应有机会取代电磁感应无线充电,因为每个人都有可能直接从现有的电磁感应无线充电可以在空中充电。