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iPhone 到来,能否改变无线供电技术

时间:2017-12-29 来源:ROHM

iPhone 8没火,iPhone X没货, 无线充电火得一塌糊涂,而事实确实是这样。

之前,业内对于无线充电技术的市场应用前景态度不一,很多公司对无线充电市场化持观望态度。不过苹果的持续加码,可能推动无线充电技术应用领域的裂变。

无线充电前景光明

目前,无线充电正处于快速增长的时期。无线充电正在成为高端智能手机的标配功能,长距离无线充电技术进一步发展,大功率无线充电标准的推广,汽车制造商开发更先进的供电技术,这几个因素都有可能让无线充电进入到一个全新的台阶。

在苹果新品发布前,就有显示,2016年全球无线充电接受端出货量达到2.05亿部。

到2016年底截止,目前标配无线充电手机已经有106款以上,标配车载无线充电66款以上,穿戴设备10款 以上,无线充电即将进入一个普遍应用时代。

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根据市场调查机构IHS表示,全球无线充电市场规模将由2015年的17亿美元,快速成长至2020年的126亿美元,显示出无线充电市场惊人的成长潜力。

尽管目前无限充电技术主要仍以电磁感应式为主,如Samsung Note 6的充电盘、Apple Watch充电座,都是利用此磁感应(Magnetic Induction)方式来充电,其主要优点是成本低廉,电力使用率高,但缺点是充电有效距离短、充电角度与方向限制多、无法多装置同时充电。

从目前的发展来看,智能手机仍然是无线充电最大的应用渠道,在2016年全球无线充电器的出货量大约有600万到800万台,在未来几年内将保持30%到40%的年增长率。2016年具备无线充电技术的手机占智能手机总出货量的10%,在今年这个数字会进一步上升,在接下来的几年内,无线充电将有可能像全面屏,指纹识别一样成为主流价位手机的基本特性。

根据调研机构IHS的预计,2016年已经有超过25款智能手机、20款智能手表、200种充电板、150种智能手机壳和50款车型实现了无线充电功能。所以笔者认为,现阶段无线电源技术已经跨越初期应用技术鸿沟,预计在不久的将来普及率会继续增长。

智能手机引爆无线充电

智能手机的无线充电功能可谓是实现“无障碍”体验的典型例子,你在每次放下和拿起手机之间的碎片时间里,即可通过这项功能为手机充电,让你完全不用刻意去做插拔线缆这件事情。也难怪,希望带给用户更多功能升级的苹果公司终于在今年为新的iPhone8/8 Plus以及iPhone X配备了无线充电功能。

但是,无线充电并非是什么新奇的技术,早在功能机时代,夏普、诺基亚等品牌就已经推出过无线充电手机。

三星从GalaxyS6时代开始,旗舰机型就都支持无线充电了。可见无线充电并没有什么技术难度,唯一的要求就是机身后盖必须是非金属材质,比如玻璃、塑料或者陶瓷都可以。

再之后,支持无线充电的手机品牌越来越多,包括索尼Xperia Z4v、谷歌Nexus 6、摩托罗拉Droid Turbo、诺基亚Lumia 930和YotaPhone 2等都开始支持无线充电。可惜的是,手机无线充电虽然发展了那么多年,可是一直到现在,手机无线充电始终没能取代有线充电技术成为充电技术的主流。

而今,作为当下最流行最火的iPhone推出了无线充电技术,而且还在发布会上大肆的宣扬了一番手机无线充电的好处,作为几次推出划时代产品的苹果公司,也正在改变无线充电市场低迷的情况。

此外,智能手表也是一款常常需要充电的设备,然而如此小巧的机身,再设有充电口或者充电触点都让充电变得不太方便。

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无线充电的壁垒在哪里

无线充电属于高壁垒行业。

对于手机业来说,苹果依然具有技术风向标的作用,因此苹果采用无线充电技术,将对整个手机产业包括各中国手机品牌产生巨大影响。随着苹果新一代手机搭配无线充电功能,将会有更多的公共设施铺设无线充电底座。中国市场又拥有无可比拟的发展基因,例如互联网、共享经济模式、资本运作模式,甚至超过国外市场。应用场景多,消费者基数大,爆发性则更强。

影响无线充电普及的原因除了缺少苹果这样级别的公司来进行市场培育外,一个重要原因就是技术还存在一定差异,导致用户体验有问题。三星从Galaxy 5开始就采用无线充电,一直未能带动市场的原因就是第一代无线充电技术还不完善,点对点充电,用户体验差。

评价一款无线充电产品的体验好坏主要有三大指标:效率、自由度和可靠性。效率意味着充电的速度,传递的能量更高;自由度,消费者使用无线充电场的体验、场景不断提高,这对线圈的设计非常重要;可靠性,例如异物检测,金属如果暴露在磁场,就会引起发热。

而目前来看,阻碍无线充电技术普及的也有三个难点:

1.配件携带不方便

无线充电手机没有普及有着诸多原因,使用形式不便算是第一个难题。早在5年前,诺基亚推出的Lumia 920就内置了Qi无线充电技术,并随机配备了无线充电板。但试想一下,每次外出都要带着一个比手机还厚还大的底座,如何能享受到无线充电带来的惬意感觉?

2.充电效率远不及线充

第二个难题是充电效率问题。目前来说,无论是采用何种标准的无线充电技术,在充电效率上相对于充电线都是有很大折扣的,如今随着智能机屏幕的增大,手机续航能力不足的问题也变得日益严重,在更成熟的电池技术普及前,各大厂商都在通过提升充电器充电效率的方法弥补手机续航不足的问题。

3.各厂家标准远未能统一

第三个难题就是无线充电联盟标准大战。目前国际上的无线充电标准有Qi标准、PMA标准、A4WP标准和iNPOFi技术。其中,Qi和PMA采用磁感应技术,需要近距离接触充电效率较高;A4WP采用非接触式充电的磁共振技术,能够实现稍远距离的无线充电但效率较低;而iNPOFi采用智能电传输无线充电技术。各大阵营都在争取主流手机厂商的大范围支持,不过在标准统一之前,显然没有哪家厂商愿意大力度地支持。

如何做好无线充电技术

目前无线充电产业链涉及到的有无线充电芯片、模组方案设计、磁性材料线圈以及天线等企业。从整体产业链分布来看,无线充电分为发射端和接收端,接收端又可以分成芯片和模组两个大部分。目前来说,接收端模组价格在3-4美金左右。

线圈做的好的国外企业有TDK、MURATA(村田)、松下等等。国内企业的代表有立讯精密、信维通信等。

无线充电芯片包含了硬件、软件以及协议等一些列无线充电所需的电源管理系统,但是由于壁垒较高,主要由国外巨头掌握,如:IDT、TI、ST、ADI、高通、博通、东芝、NXP/Freescale、安森美、Maxim、凌力尔特、Fulton、Witricity、PowerbyProxi(三星投资)、Energous、Delphi、松下、东芝、罗姆、富士通、瑞萨、理光等,台湾厂家如:凌阳、联发科、新唐、立锜、盛群等。以及国内一些布局较早的初创公司。

以半导体厂商ROHM为例,罗姆在模拟电源、碳化硅及传统的功率器件领域有着传统的优势,目前已有品牌厂商利用ROHM的解决方案,打造出设计感十足的无线充电座。

罗姆对于无线充电的产品开发,现阶段仍然以朝向小型化的设备来作为发展主轴。只是对于未来的应用层面,罗姆除了小型化、小电力的设备之外,也看到了其他应用对于大电力的需求,正在市场上慢慢衍生而出。罗姆在AC-DC以及其他相关的电源技术方面,已经累积了长久的技术与经验,因此对于发展大电力的无线充电产品将十分有利,而在产品的实际设计上,更可以透过这样的优势,让产品的效率更高,也可让发热量更低。

事实上,罗姆认为,发展无线充电技术最重要的关键,就在于安全性。在开发无线充电相关产品的过程中,都必须要能够符合Qi的规范标准。针对这点,罗姆都持续积极参与并活跃于无线充电联盟之中,一起制订出相关标准,并确保能够做出最符合规范的产品,来提供最高的产品安全性。

以现在Qi的规范来看,线圈与线圈的距离只要出现差距没有对准,就会导致其充电效率降低。针对这方面的问题,罗姆所提出的对策就是,利用复数的线圈来进行充电,如此就可以补足单一线圈一旦没有对准时,所导致的充电效率下降。而这也是罗姆接下来在重点开发无线充电产品时,将非常着重的重点。

总结

10年前,当无线网络刚推出的时候,大家还是喜欢有线,因为传输速度快,连线品质也相当好。不过现在大家已经不能没有无线网络,而无线充电就好比10年前的无线网络,还有一段路要走,但已经渐渐地见到光明!

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