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不成熟无线充电技术,还存在哪些问题?

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不成熟无线充电技术,还存在哪些问题?

admin 发表于 2018-9-25 09:17:54 浏览:  63 回复:  0 [显示全部楼层] 复制链接

提到特斯拉,人们会下意识想到电动汽车品牌特斯拉。而真正的历史人物特斯拉,曾与爱迪生在同时代创造出了更前瞻的技术,它与爱迪生之间的不同和纠葛是科技历上浓墨重彩的一笔。

如今最为影响我生活的技术当属特斯拉线圈,它曾用来构想无线供电问题,但是因为其技术过于超前,并没有打败爱迪生的有线直流供电系统;那个时代爱迪生就懂得商业与市场合作,注定了特斯拉的理想主义是悲剧色彩的。

不过后来特斯拉的高频交流电和无线传能构想,开始逐步被时代所接受,当下我们所热衷讨论的手机数码产品无线充电技术,就源自于特斯拉线圈技术。

 

面对需求业界仍面临技术难题

当下的无线充电技术,主要采用电磁感应充电技术,小时候学物理时我们就做过类似的实验。在当下商用技术标准下,主要采用单线圈对应单设备的方式,这种方法随着智能穿戴设备、智能家居产品的发展,开始逐渐被接受。

不过问题是,设备越多、需要的无线充电板就越多,这形成了便利性悖论,市场需要一个设备多台通用的方案尽快落地。这也就是为何苹果推出Air Power充电板、宜家推出无线充电家具产品的原因。

其次,要实现一板多用、一桌多用,还有很多技术难题要突破。电磁辐射及干扰控制、能效浪费和匹配问题、发热控制等问题,都不像实验那样来的简单容易。

在苹果新品发布会之后,官网删减了大部分关于Air Power充电板的介绍内容,一直跳票的被用户期待的产品,很有可能因为技术难题而夭折;另一方面,宜家的无线充电家具也都只可用于单个设备充电,而非多设备同时实现无线充电。

在单个设备实现无线充电过程中,因为其不能像有线充电那般实现优秀电源管理,会产生过度充电的问题。这个过度充电并不是说超过电池容量让电池鼓包,而是它无法在充满电后转换为充电器供电,造成充电最后阶段频繁充电、浪费寿命的情况。

有线充电电源管理的成熟之处在于,它对锂电池工作原理做了针对优化,在最后所谓“充满”的阶段采取保护手段,用户以为达到100%就是实质上充满电了,但是实际上在达到临界值以后,充电器会停止充电、采取直接供电的方式接管电池能源。

这就是为何有些用户在起床后发现,100%90%之间掉电过快的原因,无线充电很多产品并未考虑到这种保护策略,所以单是在这点上就已经吃了亏。其次,还有辐射控制、干扰控制、发热控制和效能问题阻碍无线充发展,让其无法增大功率、实现多设备同时充电。


确立能效和辐射标准将有效促进技术进步

在当下的无线充电的技术中,构想实现多设备通用的手段有两种:一是多个发射线圈并联的方案,二是大线圈覆盖多个设备的方案。

这两种方案都存在各自的缺陷,串联线圈模式因为没有效能控制手段,造成了闲置线圈空载、设备差异性环境功效降低的问题,在另一层面、辐射暴露的问题也出现了。

而大线圈的问题则集中在效能与辐射的悖论上,因为线圈直径增大是覆盖多个设备的关键,所以需要面对不同设备之间耦合效能不一的情况,这就需要增大功率、而增大功率的同时又出现了辐射问题。

根据ICNIRP(国际非电离辐射防护委员会)的非电离辐射标准,人体可安全接触的交变磁场幅值需要需低于 20A/m(安培/公尺),在没有有效屏蔽层或者屏蔽层没有发挥有效作用时,发射线圈电流超过1.72A时,辐射便会超过安全临界值。

在高通最新发布的低电压大电流快充标准QC 4.0中,这个数字已经推倒了5V/4.7A~5.6A,最高功率可达28W;而普遍商用的无线充电产品,都集中在5W-7.5W之间、三星自持的产品也仅有15W功率。

我们都知道伏特乘以安培等于功率瓦特,而电流越大电磁辐射就越大,所以要突破安全标准限制除非采用新的负载控制技术、在此基础再增加屏蔽罩进行吸收,就可以实现大功率的输出了。很多产品的技术细节并没有详尽资料可查可考,究竟他们如何实现大功率不得而知。

从这个原理解析来看,确立基于用户实际场景的辐射标准、确立有效可行的实现策略,可以加速相关产品落地速度。在手机电池技术没有实现质突破前,无线充电作为随用随充的便利性技术手段,进行曲线救国式增加续航,是消费者都急切期盼的。

在此之外,智能穿戴、智能家居等产品的无线供电技术也应该在此基础上进行布局。我非常希望看到桌面设备因为无线供能技术而实现瘦身轻薄化、让布线管理成为过去式。

本文根据公开资料所撰写,技术词汇和技术细节阐释出现错误,希望从业者和专业人员进行指正,也希望与专业人士共同探讨无线充电的未来。

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