無線也來電

蘆偉

iPhone 6剛剛發(fā)布不久，網(wǎng)上就已經(jīng)有人開始預(yù)測(cè)iPhone 7會(huì)有哪些新特性了，其中認(rèn)為無線充電將成為iPhone 7的一個(gè)重要賣點(diǎn)。為什么會(huì)把這項(xiàng)列入其中呢？我們知道，無線傳輸極大地方便了我們的工作生活，它讓設(shè)備拋開了線纜的桎梏，可以輕松連接網(wǎng)絡(luò)、實(shí)現(xiàn)彼此間的信息交換，移動(dòng)更靈活自由，現(xiàn)場(chǎng)更干凈整潔。

無線充電的好處也是如此，隨著功能越來越多、屏幕越來越大，手機(jī)、平板、筆記本等設(shè)備的耗電量不斷增大，而對(duì)于時(shí)尚輕薄的追求讓電池容量的增加變得十分困難，這需要隨時(shí)要做好充電的準(zhǔn)備。如果只是一個(gè)設(shè)備充電還好，如果是多個(gè)，長(zhǎng)長(zhǎng)短短的電源線加上有限的插座想必讓每個(gè)人都頭痛不已。而現(xiàn)在科技產(chǎn)品需要充電的設(shè)備又是如此之多，有媒體報(bào)道平均每戶美國(guó)家庭需要充電的設(shè)備數(shù)量高達(dá)10個(gè)，包括智能手機(jī)、平板電腦和智能手表等等。隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的繼續(xù)增加，預(yù)計(jì)這一數(shù)據(jù)還將繼續(xù)增長(zhǎng)。此外在公共場(chǎng)所我們可能都看到過某人手機(jī)連著充電寶，姿勢(shì)別扭地打著電話，如果這是在正式商務(wù)場(chǎng)合，不僅不雅，還可能給客戶留下不好的印象。有了無線充電，這些問題就可迎刃而解，不用繁雜地連接多根電源線，就可輕松為多個(gè)設(shè)備充電，移動(dòng)設(shè)備可以繼續(xù)移動(dòng)使用，不用守在電源旁，不用拖著充電寶。

無線充電發(fā)展

無線充電就是指用戶不需要使用連接線就能給無線設(shè)備充電，這項(xiàng)技術(shù)源于無線電力輸送技術(shù)，利用磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷，線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形成共振，實(shí)現(xiàn)電能高效傳輸。科學(xué)家早在19世紀(jì)就發(fā)現(xiàn)了電磁轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，但是當(dāng)時(shí)無法解決電磁波輻射能量大量散失的問題，因此無線輸電研究始終進(jìn)展不大。

2005年8月香港城市大學(xué)電子工程學(xué)系許樹源教授發(fā)布了“無線電池充電平臺(tái)”研究成果，可將數(shù)個(gè)電子產(chǎn)品放在一充電平臺(tái)上，不需外接電線，通過低頻道電磁場(chǎng)就可自動(dòng)充電，充電時(shí)間與傳統(tǒng)充電器無異。

2007年麻省理工學(xué)院的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)把共振運(yùn)用到電磁波的傳輸上。他們利用銅制線圈作為電磁共振器，一團(tuán)線圈附在傳送電力方，另一團(tuán)在接受電力方。當(dāng)傳送方送出某特定頻率的電磁波后，經(jīng)過電磁場(chǎng)擴(kuò)散到接受方，電力就實(shí)現(xiàn)了無線傳導(dǎo)。這項(xiàng)被他們稱為無線電力的技術(shù)經(jīng)過多次試驗(yàn)，已經(jīng)能成功為一個(gè)兩米外的60W燈泡供電，后來輸電距離達(dá)到了2.7m。研究者相信，電源已經(jīng)可以在此范圍內(nèi)為電池充電，而且只需要安裝一個(gè)電源，就可以為整個(gè)屋里的電器供電。

2008年12月WPC（無線充電聯(lián)盟Wireless Power Consortium）成立，其使命是推動(dòng)“Qi”成為可再充電電子產(chǎn)品無線充電的全球標(biāo)準(zhǔn)，所有帶有“Qi”標(biāo)志的設(shè)備均可使用同樣貼有“Qi”標(biāo)志的充電器進(jìn)行充電。

2010年9月1日，WPC在北京宣布將Qi無線充電國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)率先引入中國(guó)。WPC標(biāo)準(zhǔn)定義了電感耦合（線圈結(jié)構(gòu)）的類型，以及低功耗無線設(shè)備所用的通信協(xié)議。

2012年3月，美國(guó)寶潔公司與美國(guó)金霸王電池旗下的Powermat公司發(fā)起了電力聯(lián)盟Power Matters Alliance并推出PMA標(biāo)準(zhǔn)，星巴克、谷歌和AT&T開始宣布支持PMA標(biāo)準(zhǔn)。

2012年5月，Powermat公司又于美國(guó)高通、韓國(guó)三星創(chuàng)建了無線電源聯(lián)盟Alliance for Wireless Power，并于當(dāng)年10月推出A4WP標(biāo)準(zhǔn)。該聯(lián)盟成員包括Intel、Ever Win Industries、Gill Industries、Peiker Acustic和SK Telecom等成員，目標(biāo)是為包括便攜式電子產(chǎn)品和電動(dòng)汽車等在內(nèi)的電子產(chǎn)品無線充電設(shè)備設(shè)立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)對(duì)話機(jī)制。

2013年11月19日，iNPOFi技術(shù)聯(lián)盟在北京成立，這是第一個(gè)由中國(guó)公司主導(dǎo)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)

猶如對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)一樣，人們也看好無線充電市場(chǎng)的未來，眾多知名電子生產(chǎn)商紛紛布局無線充電市場(chǎng)并加入WPC、PMA或A4WP謀求更大發(fā)展。

由于啟動(dòng)最早，WPC當(dāng)前擁有最多的成員數(shù)量以及廣泛的廠商支持（截止今年10月底擁有211家聯(lián)盟成員）。WPC推出的Qi無線充電標(biāo)準(zhǔn)具有通用性和便捷性的特點(diǎn)，不論何種品牌的電子設(shè)備，只要有Qi標(biāo)的手機(jī)、相機(jī)、電腦等產(chǎn)品都可以用Qi無線電器充電，這為無線充電的大規(guī)模應(yīng)用提供了可能。但Qi標(biāo)準(zhǔn)的磁感應(yīng)技術(shù)充電距離短，最大僅有幾厘米，須讓電子設(shè)備與充電設(shè)備位置精確配對(duì)，也就是發(fā)射線圈與接收線圈必須對(duì)齊在很短的距離才能開始充電，能量傳輸率為70%左右。一旦兩個(gè)線圈出現(xiàn)偏離，傳輸率會(huì)迅速下降。這也解釋了為什么我們看到市面上的Qi標(biāo)準(zhǔn)手機(jī)（如Lumia 920、谷歌Nexus 4、三星Galaxy S4等）必須貼合無線充電板才能使用。而且Qi現(xiàn)在只支持一對(duì)一的充電，規(guī)格為5W以下，這不足以支持比如iPad、筆記本等更大型設(shè)備。不過WPC正在試圖把Qi提高到中等功率的充電水平，輸出功率維持在15W左右。

WPC的Qi標(biāo)準(zhǔn)的不足催生了PMA或A4WP，PMA與Qi采用的都是磁感應(yīng)技術(shù)，兩者的差別是Qi使用的電磁波頻率為100-205KHz，而PMA則使用頻率為277-357KHz的電磁波。在創(chuàng)建無線充電網(wǎng)格方面，PMA更智能，商家能管理無線充電技術(shù)的使用方式和用戶，開發(fā)幫助用戶找到能給設(shè)備無線充電地方的應(yīng)用。

今年4月微軟宣布加入PMA，計(jì)劃在微軟WP8.1手機(jī)中嵌入這一無線技術(shù)功能。事實(shí)上，此前被微軟收購(gòu)的諾基亞AT&T版Lumia1520就已被去除了Qi無線充電，取而代之的是搭配可拆卸的兼容PMA無線充電的外殼。重量級(jí)微軟的加入壯大了聯(lián)盟隊(duì)伍，有助于推動(dòng)PMA市場(chǎng)發(fā)展。PMA目前支持者包括金霸王、星巴克、麥當(dāng)勞和AT&T等。

A4WP采用的是電磁諧振技術(shù)。只需使用一個(gè)發(fā)射器天線，就可以支持多臺(tái)接收器，它還有一個(gè)使用藍(lán)牙Smart通信技術(shù)的綜合性無線充電控制系統(tǒng)。它可以通過非金屬材質(zhì)的接口來傳輸電力。藍(lán)牙Smart通信技術(shù)為無線充電接收器和充電接口提供了一個(gè)可靠的通信通道。這意味著即便是最小的設(shè)備比如耳機(jī)和可穿戴設(shè)備都能準(zhǔn)確無誤地與充電接口進(jìn)行通信。

今年7月，A4WP還發(fā)布了一項(xiàng)名為Rezence的無線充電規(guī)格，可讓硬件廠商制作出能夠穿透衣物和其他材料的無線充電器。這帶來了更大的充電范圍，而且打破了空間上的限制，用戶們可以利用一臺(tái)發(fā)射器同時(shí)給多臺(tái)設(shè)備充電，而且對(duì)充電設(shè)備所處的位置也沒有特別的要求。A4WP的缺點(diǎn)在于效率不高，給多個(gè)設(shè)備充電時(shí)其功率不能滿足要求，比如說當(dāng)1個(gè)10W的A4WP無線充電器給3個(gè)5W的充電設(shè)備充電時(shí)，每臺(tái)設(shè)備的充電功率就會(huì)不足，充電時(shí)間也就會(huì)變長(zhǎng)。

由于WPC在無線充電領(lǐng)域毫無爭(zhēng)議的占據(jù)著優(yōu)勢(shì)地位，先后有數(shù)百種Qi產(chǎn)品推向市場(chǎng)，反觀PMA或A4WP，雖然加入的廠商也有上百家（其中三星、索尼和LG等主要廠商還是所有三個(gè)聯(lián)盟的成員），但真正推向市場(chǎng)的產(chǎn)品卻不多。

為了與WPC抗衡，2014年2月PMA與A4WP聯(lián)手合作，宣布將互相兼容對(duì)方的無線充電標(biāo)準(zhǔn)，加速雙方技術(shù)整合。雖然二者在整合時(shí)仍要面對(duì)大量技術(shù)障礙，但這意味著三大陣營(yíng)已經(jīng)變成了兩大陣營(yíng)，對(duì)WPC形成巨大的威脅。

面對(duì)無線充電市場(chǎng)的良好前景，中國(guó)公司也緊緊追趕，在2013 CES大會(huì)上，硅展公司展示了一種新型無線充電技術(shù)iNPOFi（“invisible power field”，即“不可見的能量場(chǎng)”），使用電場(chǎng)傳導(dǎo)技術(shù)來替代目前主流的電磁轉(zhuǎn)換模式，由于整個(gè)充電過程沒有任何電磁轉(zhuǎn)換過程，因此完全沒有電磁輻射，此外還具有充電效率高達(dá)90%以上、發(fā)熱量低的特點(diǎn)。不過iNPOFi在充電時(shí)也需要手機(jī)和充電板進(jìn)行充分接觸才可以充電。

2013年11月19日，iNPOFi技術(shù)聯(lián)盟成立，旨在推廣這一來自中國(guó)的無線充電標(biāo)準(zhǔn)。

誰(shuí)主沉浮

以上幾種充電標(biāo)準(zhǔn)各有千秋，哪種標(biāo)準(zhǔn)最終主導(dǎo)市場(chǎng)還需要時(shí)間。畢竟各個(gè)技術(shù)聯(lián)盟多是在2012年才啟動(dòng)或加速推廣，時(shí)間并不長(zhǎng)。其次各家標(biāo)準(zhǔn)還都有不足之處，從實(shí)用角度來看，筆者認(rèn)為A4WP的無需接觸、支持多種設(shè)備共同充電的方式更具吸引力，但效率低是硬傷，充電有效覆蓋距離仍顯不足（一米內(nèi)）。Qi雖然效率高些，但一對(duì)一貼合充電的方式并不比電源線充電方便多少，而且效率不到線充的70%，再考慮發(fā)熱、充電時(shí)間長(zhǎng)和偏高的價(jià)格，實(shí)在是個(gè)雞肋。這也導(dǎo)致了廠商們處于猶豫搖擺之中，大多數(shù)廠商加入聯(lián)盟后并沒有推出產(chǎn)品而在觀望。

雖然2014年幾家聯(lián)盟都在不斷改進(jìn)技術(shù)并加大了各自推廣力度，不過從短期內(nèi)看標(biāo)準(zhǔn)仍不易統(tǒng)整。一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)能否普及要看消費(fèi)者在多大程度上需要這些技術(shù)、技術(shù)的改善是否契合用戶的真正需要以及主力廠商的推動(dòng)程度，至少目前尚未看到普及的希望。

或許，蘋果公司通過其強(qiáng)大的影響力可以加速這一過程。蘋果是個(gè)特立獨(dú)行者，2012年就在美國(guó)專利商標(biāo)局成功申請(qǐng)下了與幾大聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)都不同無線充電技術(shù)專利。專利內(nèi)容顯示，蘋果的無線充電將通過“近場(chǎng)磁共振”技術(shù)建立起一個(gè)有效范圍1米的充電區(qū)域，凡是支持這一技術(shù)的蘋果設(shè)備只要放置在該區(qū)域內(nèi)，就可進(jìn)行無線充電，無需任何連接線或電源插頭，供電基座位于iMac之內(nèi)。從iPhone 5大家就預(yù)測(cè)可能會(huì)具備這一功能，但到了iPhone 6仍未配置，這也是為什么iPhone 7可能會(huì)有無線充電功能的預(yù)測(cè)高漲的原因。畢竟蘋果已有這樣的專利，而且經(jīng)過幾年后已經(jīng)有不少無線充電產(chǎn)品，市場(chǎng)上不乏第三方提供的無線充電后蓋+充電墊可以為iPhone充電，但體驗(yàn)并不好，蘋果應(yīng)該在未來的iPhone中提供這一功能，并提供給用戶更好的無線充電體驗(yàn)。