關(guān)于無線充電的應(yīng)用和發(fā)展分析

什么是無線充電

首先我們來了解以下什么是無線充電？

無線充電技術(shù)，又稱非接觸式感應(yīng)充電，是利用近場感應(yīng)，即電感耦合，由供電設(shè)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(shù)。

目前，無線充電主要有以下三種形式：

電磁感應(yīng)式無線充電

電磁感應(yīng)無線充電是應(yīng)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采用了電磁感應(yīng)，事實(shí)上，電磁感應(yīng)解決方案在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上并無太多神秘感，中國本土的比亞迪公司，早在2005年12月申請的非接觸感應(yīng)式充電器專利，就使用了電磁感應(yīng)技術(shù)。

磁場共振式無線充電

磁場共振式無線充電由能量發(fā)送裝置，和能量接收裝置組成，當(dāng)兩個(gè)裝置調(diào)整到相同頻率，或者說在一個(gè)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(shù)。

無線電波式無線充電

這是發(fā)展較為成熟的技術(shù)，類似于早期使用的礦石收音機(jī)，主要有微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成，可以捕捉到從墻壁彈回的無線電波能量，在隨負(fù)載作出調(diào)整的同時(shí)保持穩(wěn)定的直流電壓。此種方式只需一個(gè)安裝在墻身插頭的發(fā)送器，以及可以安裝在任何低電壓產(chǎn)品的“蚊型”接收器。

而從這幾項(xiàng)技術(shù)中則衍生出了幾大無線充電標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟。

目前，消費(fèi)領(lǐng)域的主要無線充電標(biāo)準(zhǔn)包括無線充電聯(lián)盟的Qi、A4WP以及PMA三大標(biāo)準(zhǔn)，而后兩者已經(jīng)宣布合并，共同開發(fā)新型的標(biāo)準(zhǔn)。

從市場規(guī)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，宜家也宣布將推出該標(biāo)準(zhǔn)的家具產(chǎn)品。值得關(guān)注的是，Qi的最新標(biāo)準(zhǔn)可實(shí)現(xiàn)7至45毫米的無線充電距離，算是一個(gè)小小的突破。

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

PMA的產(chǎn)品雖然可以在市場中找到，但為數(shù)不多，最大的商業(yè)活動(dòng)是獲得星巴克支持，在美國一些分店中推出了免費(fèi)無線充電服務(wù)，但反響平平。

其他的還有Energous公司的WattUp技術(shù)，它采用了新型的遠(yuǎn)距離射頻信號技術(shù)，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)4米的隔空無線充電，設(shè)備不需要放置在充電板上。如果Energous的技術(shù)能夠在未來獲得手機(jī)廠商的支持，直接內(nèi)置于設(shè)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(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，雖然看是簡單，但是真正大力發(fā)展無線充電技術(shù)的企業(yè)又有多少呢？

要知道，無線充電屬于高壁壘行業(yè)。

目前無線充電產(chǎn)業(yè)鏈涉及到的有無線充電芯片、模組方案設(shè)計(jì)、磁性材料線圈以及天線等企業(yè)。

從整體產(chǎn)業(yè)鏈分布來看，無線充電分為發(fā)射端和接收端，接收端又可以分成芯片和模組兩個(gè)大部分。

而無線充電芯片包含了硬件、軟件以及協(xié)議等一些列無線充電所需的電源管理系統(tǒng)，但是由于壁壘較高，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、凌力爾特、Fulton、Witricity、PowerbyProxi（三星投資）、Energous、Delphi、松下、東芝、羅姆、富士通、瑞薩、理光等，***廠家如：凌陽、聯(lián)發(fā)科、新唐、立锜、盛群等。以及國內(nèi)一些布局較早的初創(chuàng)公司。

下面就來看看其中幾家比較大的公司的發(fā)展情況：

Dialog

蘋果的零組件供應(yīng)商Dialog 及Energous，共同推出一款名為“DA4100 RF-Transmit”的全新無線充電IC零組件，基于Energous的WattUp無線充電系統(tǒng)所開發(fā)，體積更小僅7mm x 7mm且價(jià)格更低廉。

意法半導(dǎo)體

意法半導(dǎo)體推出了微型無線充電芯片組，可節(jié)省電路板空間，簡化機(jī)殼設(shè)計(jì)和密封，縮短研發(fā)周期，適用于超級緊湊的穿戴式運(yùn)動(dòng)設(shè)備、健身監(jiān)視器、醫(yī)療傳感器和遙控器。STWBC-WA充電發(fā)射控制器配合STWLC04無線充電接收器，采用比市面上其它無線充電芯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(fā)射端使用20mm線圖，可以傳輸高達(dá)1W的電能。

TI

TI推出的BQ25892 是適用于鋰離子電池和鋰聚合物電池的高度集成型 5A 開關(guān)模式電池充電管理和系統(tǒng)電源路徑管理器件。 此類器件支持高輸入電壓快速充電。 其低阻抗電源路徑對開關(guān)模式運(yùn)行效率進(jìn)行了優(yōu)化、縮短了電池充電時(shí)間并延長了放電階段的電池使用壽命。 具有充電和系統(tǒng)設(shè)置的 I2C 串行接口使得此器件成為一個(gè)真正的靈活解決方案。

聯(lián)發(fā)科

聯(lián)發(fā)科在2014年的CES上展示了多模充電裝器。同時(shí)在這次活動(dòng)中，他們還展示了新的主板和線圈設(shè)計(jì)。MT3188所含的線圈系統(tǒng)可以支持磁共振和磁感

高通

高通在2014本田雅閣電動(dòng)汽車上演示了無線充電技術(shù)。這款Halo無線充電系統(tǒng)來自新西蘭的奧克蘭大學(xué)。這個(gè)系統(tǒng)使用充電箱來驅(qū)動(dòng)地面上的無線充電墊。當(dāng)對準(zhǔn)汽車上的接收端時(shí)，就可以進(jìn)行充電。

早已入局的蘋果

截止目前，蘋果已經(jīng)在無線充電上有著比較深的研究，也已經(jīng)儲(chǔ)備了較多的技術(shù)支持。

今年2月蘋果加入無線充電標(biāo)準(zhǔn)組織之一的WPC也印證了蘋果在無線充電方面動(dòng)作積極。蘋果的專利布局顯現(xiàn)無線充電應(yīng)用方式，或?qū)?dòng)無線充電行業(yè)進(jìn)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(tǒng)”通過美國專利局審核，根據(jù)這項(xiàng)專利，提供充電的設(shè)備將會(huì)使用波束控制技術(shù)，所發(fā)出的信號會(huì)負(fù)載電源，以對其他設(shè)備進(jìn)行無線充電。當(dāng)時(shí)就曾有人猜測，蘋果的十周年獻(xiàn)禮iPhone 8或?qū)⒕邆溥@項(xiàng)無線充電技術(shù)。

根據(jù)目前曝光出來的專利圖來看，似乎蘋果是想創(chuàng)造一個(gè)“無線充電區(qū)域”。無論是iPhone、iPad或者APPLE Watch，只要進(jìn)入某個(gè)區(qū)域，即可開始無線充電。不必受到距離的束縛。相比于目前常用的感應(yīng)式無線充電，明顯蘋果的這一技術(shù)體驗(yàn)更加友好。

目前蘋果公司的專利布局來看，已經(jīng)覆蓋無線充電的多種使用場景，包括單獨(dú)為手機(jī)進(jìn)行無線充電，設(shè)備間相互充電，以及充電桌面為多設(shè)備無線充電。

而在前不久，網(wǎng)上爆出的iPhone8無線充電PCB版，采用單線圈結(jié)構(gòu)，支持電壓在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愿。

但是，。據(jù)供應(yīng)鏈人士透露，iPhone 8將采用Qi標(biāo)準(zhǔn)無線充電板，但該標(biāo)準(zhǔn)只支持為7.5瓦功率充電，即5V/1.5A。大約是最新的無線充電標(biāo)準(zhǔn) Qi 1.2 的 15 瓦充電功率的一半， 可謂名副其實(shí)的“慢充”。

至于為何無線限制快充，可能是發(fā)熱、成本、元器件選型的綜合考慮。

能否爆發(fā)的無線充電市場

根據(jù)IHS的預(yù)測，到2019年無線充電市場規(guī)模將突破100億美元，到2024年市場規(guī)模接近千億人民幣。而2015年市場規(guī)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(qiáng)勁。

但是經(jīng)過多年的發(fā)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(shù)最早的推動(dòng)者，從 2012 年的 note2 產(chǎn)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(jī)預(yù)留的充電金屬接觸點(diǎn)上即可使用無線充電功能。到 2015 年，三星在 note5、s6、s6 edge 等產(chǎn)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(fèi)電子大規(guī)模應(yīng)用的元年，索尼、谷歌 NEXUS、MOTO、諾基亞等品牌在高端機(jī)上都開始內(nèi)置無線充電模塊，標(biāo)志著無線充電技術(shù)的成熟度及模組成本得到了國際一線品牌的認(rèn)可。

手機(jī)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(yù)測下一代 iPhone采用無線充電技術(shù)是大概率事件，有望引領(lǐng)智能手機(jī)掀起無線充電浪潮，華為、OPPO、VIVO、小米等國產(chǎn)品牌跟進(jìn)將進(jìn)一步推動(dòng)手機(jī)無線充電滲透率的提升，預(yù)計(jì)手機(jī)無線充電技術(shù)應(yīng)用將迎來爆發(fā)期。

除運(yùn)用于手機(jī)之外，無線充電技術(shù)還將用于智能手表、平板電腦等諸多消費(fèi)電子終端產(chǎn)品，市場空間均可達(dá)數(shù)十億元規(guī)模，潛力巨大。

除消費(fèi)電子之外，新能源汽車是無線充電應(yīng)用的另一廣闊市場。無線充電安全性高、受天氣影響小、節(jié)省道路空間，因此和充電樁相比更適宜運(yùn)用于電動(dòng)汽車；同時(shí)充電站、充電樁等設(shè)備的建設(shè)速度也難以跟上電動(dòng)汽車增長速度，成為制約電動(dòng)汽車發(fā)展瓶頸，因此無線充電將對電動(dòng)汽車推廣起到重要促進(jìn)作用。

難以克服的挑戰(zhàn)

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(chǎn)品問世后則讓人們無比失望：繁雜的標(biāo)準(zhǔn)、對手機(jī)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(dāng)然，如三星S7等新款手機(jī)依然支持無線充電，但很多廠商已經(jīng)“放棄治療”。那么，無線充電是否還有機(jī)會(huì)普及呢？

目前，無線充電技術(shù)面臨幾方面的挑戰(zhàn)：

一方面是用戶害怕輻射會(huì)對人體產(chǎn)生傷害。但是，從理論來說，無線充電技術(shù)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(shù)使用的磁場本身就是對人體無害的。但無線充電技術(shù)畢竟是新型的充電技術(shù)，很多人都會(huì)擔(dān)憂無線充電技術(shù)會(huì)像當(dāng)初Wi-Fi和手機(jī)天線桿剛出現(xiàn)一樣，其實(shí)技術(shù)本身是無害的。

另一個(gè)方面是充電效率，特別是中場充電效率和遠(yuǎn)場充電效率。此前已經(jīng)有過不少測試證明，無線充電在大多數(shù)手機(jī)中的充電效率都要低于有線，而且你也需要將你的手機(jī)放置在無線充電基座上，畢竟現(xiàn)在其能感應(yīng)的范圍并不遠(yuǎn)。

第三，成本。目前大多數(shù)解決方案將重心放在移動(dòng)手機(jī)上，無線充電接收器被放置在電池后殼或者保護(hù)套上，未來的無線充電技術(shù)將讓所有的移動(dòng)設(shè)備嵌入內(nèi)置接收器和發(fā)射器，這樣就可以在咖啡館、機(jī)場、快餐店等公共場所方便使用無線充電設(shè)備。

但無線充電接收器放在電池后殼或者保護(hù)套上，這樣增加了額外成本，如果有手機(jī)廠商愿意在手機(jī)內(nèi)置接收器，不僅可以節(jié)省部分成本，優(yōu)化性能，還可以推動(dòng)無線充電的普及。

總結(jié)

蘋果一向?qū)τ谟脩趔w驗(yàn)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(shù)，必然是可以商用。

同時(shí)，無線充電在未來的社會(huì)是非常重要的，這主要是因?yàn)樵?a href="http://ttokpm.com/v/tag/1225/" target="_blank">5G、物聯(lián)網(wǎng)以及新能源車即將成為社會(huì)的主流時(shí)，除了這些項(xiàng)目本身的技術(shù)研發(fā)之外，相關(guān)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(jīng)是不爭的事實(shí)，但鑒于目前的電池技術(shù)，續(xù)航成為了非常致命的問題，但如果有一種隨時(shí)隨地可以無線充電的技術(shù)，那么這個(gè)問題就可以迎刃而解。

但是，需要知道的是，無線充電技術(shù)目前面臨的三個(gè)挑戰(zhàn)如果無法解決的話，無論是在應(yīng)用上，還是在人們的接受程度上，都很難實(shí)現(xiàn)真正的普及。其高昂的使用成本也會(huì)使消費(fèi)者望而卻步，繼續(xù)成為手機(jī)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(jià)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(xiàn)實(shí)的事情嗎？

所以說，即便如蘋果這樣強(qiáng)大，也很難在不改變技術(shù)和順應(yīng)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(jī)上的崛起也不會(huì)很明朗。就如智能手表一般，蘋果的入局僅僅是使得智能手表成為一件高昂的裝飾品，而不是消費(fèi)品。

技術(shù)瓶頸與缺陷難破，即便是蘋果也難以改變無線充電的命運(yùn)！