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是因為什麼技術限制呢?
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  • 1 # bielai

    先簡單說說無線充電怎麼工作的

    無線充電的原理就是高中所學的電磁感應

    實際充電過程,當手機放到充電板上,充電板會和手機先進行互相檢查對方支援的協議(其實目前手機用的標準都是Qi協議,這一步理論上不需要,但是這個流程還是要走的),然後會計算手機需要電量進行充電,當充滿之後自動斷電。

    仔細一看,過稱和用充電頭、資料線充電過程一致。

    好了,回到答主的問題上,最新的Qi specification裡面給出的最大充電距離是2.8釐米,且2.8釐米的距離是指充電板的線圈到手機線圈的距離,算上充電板的外殼,手機殼的話,使用者實際能用到的充電距離應該在1釐米左右,但考慮各個手機的充電功率都不一樣,損耗不一致,1釐米已經是很樂觀的資料了,實際使用應該更低。

    感應電流&諧振感應耦合

    無線充電目前可以達到最大速度為15w,已經抹平了三星的祖傳15w有線快充的速度了。但是前面說到了無線充電原理來自電磁感應,那麼也很好理解,距離也遠,磁通量越少,產生電流越小。那麼這是天生的物理缺陷,怎麼改進呢?既然沒辦法開掛違反物理定律,那麼只好避開這一條了。

    Airfuel Alliance(無線充電聯盟)引入了一個新的標準,這個標準來自PMA(電力事業聯盟)。PMA所用的工作原理基於諧振感應耦合,補個科普。

    PS:Qi也已經支援諧振感應耦合了。

    via 維基百科諧振感應耦合,或磁相位同步耦合(英語:Resonant inductive coupling, 日語:磁界調相結合) 是當鬆散耦合的線圈之間的次級側發生諧振時耦合由鬆散狀況轉為強化狀態的現象。這是麻省理工學院型別磁耦合共振的重要組成部分。最基本的諧振感應耦合由初級側驅動線圈和次級側諧振電路組成。在這種情況下,由初級側觀察次級側的諧振狀態時,可發現為一對的兩個諧振頻率,其中的一個稱為反諧振頻率(並聯諧振頻率 1),另一個稱為諧振頻率(串聯諧振頻率 1")。次級線圈由短路電感和諧振電容組合為諧振電路。以次級側的諧振頻率(串聯諧振頻率)驅動初級側線圈時,初級側與次級側線圈的磁場達到相位同步。結果因互磁通增加,在次級線圈得以產生最高電壓,並且初級線圈的銅損降低,發熱減少,效率相對提高。諧振感應耦合廣泛應用於諧振變壓器,無線供電和JR磁浮的車上供電。

    諧振感應耦合可以達到更遠的距離,而且一個線圈可以同時給多個裝置充電,但是一堆麻煩又來了。

    接收器和發射器的線圈需要嚴格對齊,偏一點對傳輸效率影響都很大,工程師後來給充電底座加入了磁吸,方便固定位置。

    諧振式對距離不是特別敏感,Q因素(增益頻寬)成了影響效率的一個點,優秀的設計可以幫忙改善Q因素,但這無疑對製造商提高了要求。感應式充電就是因為製造相對簡單才快速流行的。聰明的工程師還是提出了一些能提高充電效率的辦法的,例如加入緊耦合線圈來提高充電效率。這個確實理論上可以提高效率,但是實際操作還是出現了問題,為了讓兩個線圈維持在諧振工作下有一個最小距離,這個距離由線圈大小和工作頻率高低決定,然而這個最小距離還是比經典緊耦合線圈的間隔要大。那麼當兩個線圈間隔很小的時候會發生什麼呢?線圈拒絕工作,無線充電會直接停止。目前使用的是免費的頻段,換用其他付費的頻段會無形增加開支,大多數物聯網裝置都選用的是免費的頻段來使用,小編記得中國免費的頻段挺多的。

    前面說了諧振感應耦合能達到更遠的距離,遠到什麼程度呢?目前最成熟的方案是4.5釐米,(實驗室裡面已經能懟到幾米了)emmm,大費周章結果增加的距離還沒超過一倍。

    這幾個方案光是聽著就覺得未來快來了

    在一間公寓裡,男子還沒回家,家裡的電視,冰箱早就拋棄了又長又累贅的電線,通通使用wifi進行無線充電,為了保證充電效率。家裡的智慧家居,掃地機器人,溫度溼度感測器使用超聲波進行無線充電,門口門鈴不需要另外接線,因為走廊的燈可以透過紅外線給門鈴充電,哈士奇的狗牌早就支援了定位,方便告訴主人自己今天去哪玩了,主人也早就換上了最新的狗牌,廣告裡面說這個支援藍芽無線充電,即使哈士奇跑出去玩一天也不用擔心沒電的問題。主人回到家,一進門,手機的無線充電模組就被啟用,手機使用的是無線電波充電。

    看完這個故事,我們來總結一下可以達到無線充電目的有wif,超聲波,紅外線,藍芽,無線電波,科學家簡直是把您能想到的都用來充電了。部分產品確實研製成功了,甚至十分成熟了。

    Energous公司在研究無線充電的路上選擇了無線電波,充電距離被大大拉長,12.7釐米的距離可以傳輸5w的功率,25.4釐米的距離傳輸3w,38釐米傳輸1w。最後38釐米純粹是為了秀技術,手機功耗為1w大概在什麼時候呢?開飛航模式,亮度最低。

    但是這裡也有問題,這個方案遵守平方反比定律,距離越大,衰減越厲害。當然即使這樣,只要能充上電還是可以接受的。目前的技術確是可以做到一個房間內給所有裝置進行無線充電,但是在這樣強大的射頻場下,人體的組織會迅速升溫,結果就像把玉米丟進微波爐炸爆米花那樣。所以上面那個故事的結局有點瘮人。

    這個方案技術上完全可行,推廣可能難了點,強推還是可以的,考慮到沒有消費者喜歡把自己炸成爆米花,這個方案還不能走出實驗室。

    至於什麼wifi,超聲波,藍芽之類的,理論支援早就有了,但是成品走進實驗室都難,更別提走出實驗室去量產了。超聲波也有安全顧慮,人們擔心植物或者寵物會對超聲波產生不適,藍芽無線充電只適合特別簡單的智慧家居,供電水平只能維持一些簡單的感測器在溫飽水平。無線充電還有很長的路要走。

    難點不在技術

    要說真正難的地方跟技術沒什麼關係,而且市場對無線充電不冷不熱的態度才是致命的,假設無線充電也和全面屏,雙攝那樣成了影響手機購買的決定性因素之一,不出一年上面的問題通通不是問題。

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