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无线充电,中国厂商叫板歼灭高通三星?!

莫延芬 2012年06月09日 21:46发布 无线充电联盟编辑视点电子发烧友网无线充电
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          电子发烧友网讯:从2007年,当大家看到马林.索尔贾希克的研究小组展示他们采用“磁共振”技术,实现线圈直径4倍的距离上的效率40%的传输时,就点燃了人们对无线充电的憧憬。时至今日,无线充电在电子业界从来就不缺少热点话题。2008年12月,WPC(无线充电联盟)的成立,正式为无线充电兼容性标准吹响集结号,并于2010年推出Qi无线充电国际标准;2012年5月8日韩国三星电子和美国高通成立无线供电技术联盟A4WP正式成立,开发一种全新的无线电能传输技术。

赵志斌展示手机实现无线充电(电子发烧友网配图)

深圳市威特尔科技有限公司技术总监赵志斌为我们展示手机实现无线充电(电子发烧友网配图)


深圳市威特尔科技有限公司技术总监赵志斌

深圳市威特尔科技有限公司技术总监赵志斌

  随着采用无线充电技术的产品在日趋普及,WPC和A4WP两大联盟前景如何?无线充电标准的现状如何?无线充电辐射是否会对人体产生不利影响?当前国内无线充电技术研发状况怎样,未来无线充电技术值得关注的技术亮点有哪些?无线充电在中国的前景又该如何解读?带着种种疑问,电子发烧友网采访了业内无线充电专家——深圳市威特尔科技有限公司技术总监赵志斌,以期能为电子发烧友网读者在无线充电现状,市场以及技术趋势提供较为全面的阐述。

        光打雷不下雨,A4WP和WPC只是纸老虎

  电子发烧友网:据了解,从2010年WPC(无线充电联盟)推出Qi无线充电国际标准到现在已经快两年了。如今Qi无线充电市场局面已然打开:三星、LG、HTC、摩托罗拉、Sony等手机品牌推出了支持上述无线充电标准的手机。5月8日韩国三星电子和美国高通成立无线供电技术联盟A4WP,并宣布以WiPower技术对抗Qi标准。A4WP的成立是否对WPC联盟带来挑战呢?你对A4WP和WPC的无线充电标准之争持何观点?WiPower和Qi标准的异同是什么?A4WP和WPC这两种无线充电联盟阵营各自前景如何?哪个会成为业界比较有影响力的一种?

  赵志斌:首先,A4WP的成立不会对WPC造成太大的挑战,因为无线充电市场很大,至少足以容纳两个联盟的同时存在。A4WP和WPC的无线充电标准在核心技术部分没有太大差别,除了通信协议这些非核心部分会随时变以外。Qi标准已经有具体的技术规格,但是WiPower尚且只是停留在技术概念层面,所以具体的异同,我还不知道。A4WP主要强调的是近场磁共振,也就是说,接收装置和发射装置将拥有较远一点的距离。按我个人猜测,在20到50毫米之间。目前该联盟还没有公布任何技术细节(截止目前为止,高通没公布任何关于该方面技术细节)。WPC在今年4月份也发布了无线充电技术的最新版本,也提出近场磁共振概念。所谓近场磁共振,指的就是可以有一定的距离,通过提高接收线圈的谐振从而达到增加传输距离的目的。从传统意义上看,它们是有异的,但是如果继续这样走下去,它们在技术上也没有太大差别(指的是今年4月份WPC也提出发展近场磁共振技术)。


深圳市威特尔科技有限公司技术总监赵志斌为我们展示接收组件(线圈+磁屏蔽物质,目前通常采用铁氧体)

深圳市威特尔科技有限公司技术总监赵志斌为我们展示接收组件(线圈+磁屏蔽物质)

深圳市威特尔科技有限公司技术总监赵志斌为我们展示接收组件(线圈+磁屏蔽物质,目前通常采用铁氧体)

如上图,这种含线圈和磁屏蔽物质的接收组件非常薄,约1毫米多

  不看好A4WP和WPC这两种无线充电联盟阵营的前景。从2008年WPC成立到现在为止,基本上没出现什么相关产品,依然只是雷声大,雨点小。而且,他们可能都会被我们灭掉!因为我们现在已经提出非常廉价的无线充电方案。我们解决了他们没能解决的非常本质的问题,也就是磁屏蔽物质的厚度问题,还有就是我们研发出的特殊磁屏蔽物质的屏蔽效果比他们的要好很多,并且这种物质很廉价。我觉得这种屏蔽物质会对整个无线充电行业造成一定冲击。

  目前,我们正在开发一种芯片方案,等到芯片出来后,我们就会用相关技术将整套无线充电方案经过整合,最后完美地整合到电池里,从而在业界推出整套低成本创新型产品。现阶段,我们也在准备组建推出一个属于我们自己的联盟——WMPTC。如果这联盟推广好了,到那时,WPC和A4WP就只是浮云了。

        位置自由化对于无线充电重要性

  电子发烧友网:Qi和WiPower的对峙就已经能说明问题,而可以实现无线充电的技术还不止这两种,Qi技术可能是最先商用化的,但绝对不是最先进的,还有其他基于无线电波的、基于WiFi的无线充电技术等。那么,你认为企业该做出什么样的判断和选择?

  赵志斌:基于无线电波的、基于WiFi的无线充电技术的能量非常小,都是微瓦级。现在大概有20个左右半导体厂商开发此功能芯片,目前已经具有比较成熟的产品或市场。如美国在汽车胎压装置就采用这种方案。但是这种方案不适用于我们现在所说的智能移动设备充电。


电力接受线圈和手机电池之间放置一个“隔金属”的装置,通常的技术是使用一个高导磁率的铁氧体来做这个“隔金属”装置

电力接受线圈和手机电池之间放置一个“隔金属”的装置,通常的技术是使用一个高导磁率的铁氧体来做这个“隔金属”装置

  电子发烧友网:有人认为,如果真正实现了无线充电或像互联网那样实现无线充电网络,那么,人们将时刻生活在无线辐射的海洋当中。无线充电所产生的辐射对环境或人体影响大吗?你认为如何消除人们对此认识的误区?

  赵志斌:关于辐射问题,我个人不担心,就像目前人们放心地在吃海底捞一样。根据个人的了解,在世界或各个国家之间,在100KHz或150KHz频率以下所规定的同一个范围,也就是说衡量辐射对人体的危害程度,是和电磁炉放在同一个体系里面去比较的。2000瓦的电磁炉可以通过检测,那么几瓦的无线充电,我猜是没有任何问题的。另外,在无线充电中还加入磁屏蔽物质,它已屏蔽掉大部分辐射。还有就是电磁炉是不谐振的,是方波,高频高次波部分相对于无线充电的谐振正弦波来说要多。

  电子发烧友网:请你谈一下关于实现位置自由化对于无线充电重要性的问题。无线电力传输联盟WPC提出的磁共振技术能否实现无线充电实现位置自由化?

  赵志斌:位置自由化在某些应用领域里是非常重要的。比如在车载电子的应用,就非常重要。但是要想实现位置自由化不像我们想象中的容易,它是非常困难的。目前据我了解,还没有比较完美的方案实现自由放置。磁共振技术其实最早是高通提出来的,并称之为最前沿的革新性技术,但是后来经过东京大学的科学家做的耦合无线充电实验,得到和磁共振一样的结果,得到结论是磁共振并不是特别技术,它也是基于两个线圈的耦合,只是其线圈Q值特别高,能达到1000以上。抛开磁共振的外壳来说,其实里面是一个比较精确的谐振系统。

  自由放置在WPC方案里是用多线圈去是实现的,而磁共振则是采用两个单线圈,但是,都没能找到一个完美的解决方案。磁共振技术可以实现无线充电实现位置自由化,但没有我们想象中的厉害,线圈的大小将影响充电距离的远近。综合各种因素,就个人观点,目前最理想的充电距离在20到50毫米之间。

  电子发烧友网:无线充电技术的市场需求如何?无线充电技术都有哪些方式?

  赵志斌:我认为,我们今后将会推出一个移动电源,或者是连着USB加护套和锂电,总成本很低,我以为这样的市场需求每年将有几亿的规模。推出移动电源方案的好处在于能提高充电效率,能达到70%以上,在效率和成本上占据了优势。目前我们正在探求能匹配锂电使用的芯片,但在针对无线充电领域推出的相关芯片半导体厂商并不多,只有德州仪器和ADT两家有相关芯片,可是不能和锂电池匹配使用。

  目前无线电力传输领域已经出现了几种相对成熟的技术方案:

  其一是电磁感应式,这也是目前最为常见的无线电力传输方式,通过发射端和接收端的线圈相互感应产生电流,从而实现电力传输;

  其二是电磁共振式,这是一种目前正在研究中的无线电力传输方式,其原理是将能量发送和接收装置调整到相同的频率或者特定的频率上实现共振,从而在它们之间实现能量的彼此交换;

  其三是无线电波式,这也是一种技术相对成熟的无线电力传输方式,其原理与早期使用的矿石收音机相类似,即利用微型高效接收电路捕捉从障碍物反射回来的无线电波,然后将之转化为稳定的直流电压。

        制约无线充电大规模应用的因素

  电子发烧友网:当前业内人士对无线充电前景预期不尽相同,有的人认为无线充电将在这几年发力大众消费市场,走向商业化。有的人则认为这一时刻还要等很长时间才会来到。那么,请问你对此有何看法?目前制约无线充电大规模应用的因素有哪些?

  赵志斌:个人认为,这几年无线充电将会实现普及。要了解制约无线充电大规模应用的因素,就得首先对无线充电原理有所了解:由于手机的特殊的结构,在手机里必须安装一个电池,这个电池实际上就是无线充电技术发展的噩梦——当发射线圈发射出来的磁场经过电池时,电池里面的金属就会产生感生电流,通常我们把这个叫做“涡流”,这个涡流会产生一个跟发射线圈产生的磁场方向相反的磁场,削弱/抵消掉发射线圈形成的磁场,使得接收线圈接收到的感应电压下降,这是第一点;并且该涡流会转变成热量(电磁炉就是这个工作原理),使得手机电池非常热。


电力接受线圈和手机电池之间放置一个“隔金属”的装置,通常的技术是使用一个高导磁率的铁氧体来做这个“隔金属”装置

使用一个高导磁率的软磁物质(目前主要是采用铁氧体)来做这个“隔金属”装置和含线圈以及磁屏蔽物质的接收组件

  所以,为了实现手机的无线充电,就必须在电力接受线圈和手机电池之间放置一个“隔金属”的装置,阻挡磁力线,避免磁力线到达电池内。通常的技术是使用一个高导磁率的软磁物质(目前主要是采用铁氧体)来做这个“隔金属”装置。遗憾的是,铁氧体的性能依然不能够满足无线电力传输的需要,在100KHz这个频率上,通常使用的都是锰锌铁氧体,因为锰锌铁氧体具有较高的初始导磁率。但是因为锰锌铁氧体的电阻率较小,所以依然会在铁氧体中产生涡流,造成铁氧体发热。

  以上原理从电子角度来看其实很简单,甚至比电磁炉原理还要简单得多。但是为什么会普及不起来呢?其最主要的原因就是以上所提到的那几个技术性难题——1、没有合适的磁屏蔽物质;2、没能找到解决发热问题最佳方案;3、成本问题的制约。

  而我们将用一年左右时间将整套系统压到低水平,将非常有利于市场普及的推广。

        无线充电在中国的发展前景

  电子发烧友网:据了解,除了中国通信标准化协会在做一些自发性的标准预研外,无线充电标准还没有纳入正式的议事日程,我国无线充电市场还没有启动。请问你如何看待无线充电在中国的发展前景?

  赵志斌:就像刚才所说的,当我们用移动电源加电池,或插电板加电池(这里所说的电池为可无线充电电池)推出来之后,成本低到一定程度市场就会放量,初步估算每年将达到几千万个,甚至上亿个这样的水平。在此基础上,我们再去和广告商商讨投放与此相关标准的广告推广,那时水到渠成也就是顺理成章的事了,从而达到统一无线充电标准的预期。因为无线充电最大的目标就是实现通用化,如果不能达到通用,那无线充电将毫无意义可言。

  我们对无线充电市场的规划分三步:第一步是启动市场;第二步完成电池整改方案;第三部和使用干电池厂商商讨将干电池装置改掉,改为应用无线充电。而且我们所专注的微功率无线充电方向在短时期的两三年内将实现消费普及,现在的国际半导体大厂所研究的大功率无线充电则要在以后相当长时间都难以实现普及,如汽车级应用等。因此,我们的微功率无线充电比大功率无线充电有推广普及应用上的优势。

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