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磁共振&无线射频谁才是未来?

1月29日,摩托罗拉和小米不约而同地在同一天发布了自己的“隔空无线充电”技术。与目前已经被广泛应用于智能手机上的无线充电相比,顾名思义,“隔空”意味智能设备可以摆脱需要紧贴“充电板”充电的束缚,从而在一定空间范围内都可实现持续充电。尽管这并不是一项新技术,但两家手机厂商的高调宣传,似乎让我们看到了“隔空充电”这项黑科技产品大规模进入市场的可能。

无线充电发展到今天,在各大终端厂商的推动下,已经被应用到包括智能手机、智能穿戴等多种设备上。尽管无线充电的功率,已从最初的5W提高到目前市面上最高的50W,但跟有线充电相近的功率,并不能改变大多数人对其“鸡肋”的印象。毕竟现阶段市面上大多消费领域的无线充电,依然需要设备与充电板进行接触,甚至要摆放到准确的位置才能正常充电。

不过,人们对于真正的远距离无线充电依旧抱有很大期望。去年愚人节,OPPO展示过一项“FreeVOOC隔空充电”技术,可在10米内实现5-10W的稳定充电功率。尽管这只是一个愚人节的营销活动,但它所受到的关注也足以体现消费者对于“隔空充电”的期望。

今年1月,摩托罗拉、小米相继高调发布了各自的隔空充电演示视频;OPPO在2月底的MWCS 2021展会上,也展示了其最新的隔空充电技术。

在接受《华强电子》采访时,斯普奥汀副总经理欧阳庆瀚表示:“斯普奥汀2020年的业务较2019年增幅提升比较快,大概有220%,实现翻倍增长,并且有更多的行业巨头与我们进行了无线充电合作与探讨。”

据透露,目前奥普斯汀接到的场景基本都是隔空充电的应用。欧阳庆瀚还认为,未来市场需求会多数集中于两个方向:以手机、IoT设备、智能穿戴为代表的消费电子方向;以及以无人机、机器人、移动式摄像头为代表的工业智能制造场景。

事实上,OPPO在MWCS 2021上展出的隔空充电技术就是与斯普奥汀合作开发的。这款隔空充电产品可以实现在十多厘米的立体空间范围内自由进行隔空充电,功率达到7.5W,可以在游戏过程中摆脱线材的束缚,实现边充边玩的真无线体验。

不过,相比于小米与Moto的隔空充电宣称能够达到1米甚至数米的距离,OPPO这款产品只能为十多厘米范围内的产品供电,实在有些相形见绌。但事实上,造成这种差异的原因有很多,但最主要的原因是两者技术路线不同。

目前,用于实现隔空充电的技术主要有磁共振以及无线射频两种,OPPO的隔空充电技术采用磁共振式,当发射端能量遇到共振频率相同的接收端时,就可以通过共振效应进行电能传输。而小米和Moto的隔空充电采用了无线射频的方式,通过无线电波来传输能量,且可以使用不同波段的无线电来获得不同的充电功率。

谈到无线RF充电,就不得不提起Ossia和Energous。早在2013年,Ossia公司就研发出Cota无线电力传输系统,该系统利用智能引导的天线阵列聚焦一束微波发送给接收组件,不需要任何中介设备,最远的传输距离可达9米。2015年,Energous在CES上展示了远距离无线充电发射器 WattUP,该公司声称,WattUp是“唯一可以同时进行基于接触式的和基于非接触式的无线充电的、还可以同时对多台设备进行充电的技术”。2016年Dialog对Energous进行了投资,并负责了WattUP产品的市场、销售等工作。

虽然无线射频显然能够有更远的传输距离,更贴近人们想象中的“隔空充电”场景,但在优点突出的同时,缺点也同样致命。欧阳庆瀚向记者介绍:“磁共振技术的优势是,充电距离覆盖中远距离,最远1米;转换效率75%左右,可以一充多;目前唯一的缺点是采用分离式电路实现,下一步会往芯片方向发展。RF射频技术充电距离可以做到更远,达到米级,但传输效率很低,不到5%;且用毫米波来传输能量,会造成生物体组织升温,就像微波炉一样。”

Dialog半导体公司中国区总经理何凌也认同以上观点,并进行了补充:“磁共振式可实现中远距离大功率充电,但对小型化和共振频率调节难度非常大;RF无线电波式成本较低,可实现射频覆盖范围内的多个设备同时充电,但易受干扰、传输效率低,适合于低功率场合。”

当然,技术没有绝对的优劣之分,更重要的是应用场景是否与其特性相适配。何凌认为,不同的市场领域会因充电距离和传输功率的差异而对不同的无线充电技术有倾向性。当然无线充电技术所面临的共有技术壁垒还包括如何解决在充电距离、充电功率增加时所带来的辐射问题。 

对于磁共振以及RF两种技术的应用场景,欧阳庆瀚表示,目前磁共振技术主要集中给中小功率的消费电子、工业产品充电;RF充电适用于一些很小功率的传感器且无人场景下的远距离充电。

“未来,多种无线充电技术或将并存,企业可以选择适合自身应用场景的无线充电技术。”欧阳庆瀚补充道。

总而言之,无论是磁共振还是无线射频,两种实现隔空充电的技术其实都有其局限性。实际上,Ossia和Energous早已在北美有隔空充电产品上市,但迟迟未能大规模进入市场,显然有更深层次的原因。