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迎來春天前,手機無線充電還有幾件事需要解決

 三易生活 2021-01-15
2019年1月23日,,當時尚在魅族任職的李楠以在線直播的方式,,召開了可能是魅族史上最特別的一場新品發(fā)布會。在那次沒有會場,、沒有PPT,、幾乎是一切條件從簡的特別會議上,李楠拿出了魅族旗下首款,、同時也是整個行業(yè)中的第一款“全無孔”智能手機產(chǎn)品——魅族Zero,。


有意思的是,根據(jù)魅族后來的說法,,完全采用無線充電和無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的魅族Zero,,本質(zhì)上其實還是一臺帶有濃重實驗性質(zhì)的預研產(chǎn)品。但是從整個手機行業(yè)的反應來看,,“魅族Zero”所帶來的影響,,卻可能遠比他們自己想象的更為深刻。

  • 全無孔手機快來了,,但無線充電還沒完全準備好


先是年初預研性質(zhì)的魅族Zero,,緊接著是自稱“概念機”的vivo APEX2019,,再然后是2019年底由知名分析師郭明錤實錘的“全新設計的全無孔新旗艦iPhone”。短短一年時間里,,我們就接連迎來了數(shù)款全無孔智能手機的亮相或是曝光,。很顯然這種取消所有物理接口,完全采用無線方案進行充電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄苁謾C設計,,已然成為了多個品牌對于“未來產(chǎn)品形態(tài)”的共識,。


那么問題就來了,徹底取消有線接口,,采用無線方式進行數(shù)據(jù)傳輸和充電的智能手機設計,,在用戶體驗的層面上真的靠譜嗎?


首先必須明確的是,,短距離的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)如今已經(jīng)非常成熟了,。比如我們?nèi)咨畲饲熬驮敿毥o大家介紹過的802.11ay及TransferJet X等,多種可實現(xiàn)短距離超高帶寬傳輸?shù)臒o線通信方案,,它們都能在數(shù)十厘米到數(shù)米的距離上提供萬兆以上級別的數(shù)據(jù)傳輸帶寬,,無論是工作距離還是傳輸速度都是絕對夠用的。相比之下,,反而是大家可能更熟悉的無線充電技術(shù)在面臨“全無孔”手機的需求時,,顯露出了一些必須要優(yōu)先解決的短板。

  • 和有線快充之間的速度差異,,令無線充電很尷尬


說實在的,,如果完全采用無線充電設計的智能手機早幾年成為行業(yè)主流,那么它所面臨的市場壓力,,說不定可能會比現(xiàn)在要小上許多,。原因無它,只因為如今的消費者普遍已經(jīng)習慣了智能手機上功率可觀的有線快充,,而且目前有線快充在功率上可比無線快充大多了,。


舉例而言,當前即便是千元級的智能手機,,基本上也有至少18W的有線快充了,。但無線充電呢?如果不是專門的“無線快充”設備,,則標準的Qi充電協(xié)議至今也僅僅只有5W的水準,。5W是什么概念呢?以我們?nèi)咨畹慕?jīng)驗來說,,使用15W的有線“快充”對4500mAh的手機進行充電,,大概需要約1小時40分鐘才能完全充滿,但如果改成只有5W的無線充電,,那充電時間簡直是慢到不敢想象了,。


當然可能有的朋友會說,,現(xiàn)在不是已經(jīng)有40W甚至65W的無線超快充方案了嗎?有的產(chǎn)品都已經(jīng)實際上市了呢,。話雖如此,,但智能手機有線快充技術(shù)的進步速度還是大大領(lǐng)先于無線充電了。就在前不久,,小米,、vivo、OPPO都先后公布了自家的120W及以上級別的有線快充技術(shù),,其中小米10尊享版以及iQOO 5 Pro兩款120W有線快充機型更是已經(jīng)正式發(fā)布。而我們?nèi)咨钜惨呀?jīng)對相關(guān)設備進行了測試,,測試結(jié)果顯示,,120W的有線快充能夠?qū)崿F(xiàn)在15分鐘之內(nèi)完全充滿一部手機,或者僅用時5分鐘就將4000mAh的電池充入50%以上的電量,。


這意味著什么,?這代表著新的高功率有線快充可能會完全改變消費者給手機充電的使用習慣。從以往為了充電而不得不等待幾十分鐘,,變成以后只要想充電就插上線,,去倒杯水喝口茶,手機就已經(jīng)“滿血復活”,。而這也就意味著,,雖然無線充電乍看之下也是以方便和優(yōu)雅的體驗作為最大賣點,但如果和屆時“幾分鐘就能充滿”的有線快充相比,,在消費者看來究竟哪邊更加方便愜意,,可能還真不好說。

  • 本該是優(yōu)勢的多設備充電功能,,卻成為了一大難題


2017年9月在全世界大量消費者的關(guān)注下,,蘋果發(fā)布了代表十周年紀念的iPhone X。而與它“同場加映”的,,除了新款的Apple Watch之外,,還有一個至今都未能上市的產(chǎn)品,那就是AirPower充電板,。


平心而論,,AirPower的設計理念其實是相當務實的。因為它誕生的目的,,就是要解決用戶對手機,、手表、無線耳機三種尺寸和充電功率不同的設備進行無線充電時,,如何能夠以最自然的方式同時對這三種設備同時進行無線充電的問題,。

乍看之下,,相比起當前主流的有線快充方案,能夠?qū)崿F(xiàn)多款設備不限擺放位置,,同時充電的這種“多目標充電板”,,似乎相當能夠體現(xiàn)無線充電技術(shù)上的優(yōu)越性。但實際上AirPower自2017年發(fā)布以來,,至今依然處于“跳票”狀態(tài)的事實,,卻相當于是直白地告訴了我們,無線充電技術(shù)要想實現(xiàn)任意擺放位置的“多目標充電”,,實際上是一件格外困難的事情,。

AirPower的專利圖顯示了其復雜的多線圈堆疊設計

為什么無線多目標充電這么難?這是因為與有線充電不管設備功率大小都可以兼用同一個充電線不同,,在多目標無線充電器內(nèi)部,,為了兼容各種不同形狀和充電功率的設備,就必須要在各個位置上都準備好幾套不同尺寸與功率的無線充電線圈,。這種線圈之間相互疊放的設計,,則既使得充電器在工作中的發(fā)熱問題變得相當嚴重,也存在著線圈之間相互干擾,,甚至造成被充電設備不能正常工作的隱患,。也正是因為遲遲不能解決以上問題,蘋果早就設計好擁有20多個不同大小線圈堆疊設計的AirPower充電板,,才不得不持續(xù)推遲發(fā)布,。

好在隨著無線充電技術(shù)主流化的不斷推進,多目標充電板的設計似乎也正在迎來轉(zhuǎn)機,。就在今年8月初,,有爆料信息顯示,蘋果終于完成了對AirPower無線充電板的改進,,即將于今年秋季正式脫出這款可能是迄今為止設計最復雜,,并且功能也是最強大的無線充電設備。

其他的“多設備無線充”一般會犧牲設備隨意擺放的功能換來設計上的簡化

蘋果是如何解決AirPower的線圈互干擾問題的,?根據(jù)目前的傳言顯示,,秘密可能在于他們將原本設備里所使用的充電管理芯片替換為了一枚A11處理器。由于A11的性能遠強于業(yè)界常規(guī)的充電管理芯片,,因此蘋果可以在新款AirPower上應用非常復雜的充電算法,,大幅提高對充電線圈的控制精度,從而解決了潛在的積熱和干擾等問題,。


當然,,除了蘋果之外,其他的一些廠商也注意到了消費者對于多設備同時充電的需求。而他們采用的解決辦法則多半顯得要更加“簡單粗暴”一點,,比如說三星很早就推出了能同時給兩個設備進行無線充電的“雙頂充電器”,,他們的訣竅就是直接通過造型設計,讓設備在充電器上只能以特定的位置擺放,,這樣一來就不需要內(nèi)置太多線圈了,。雖然略有取巧,但從消費者的角度來說,,至少這樣的設備確實能實現(xiàn)無線充電器該有的“一對多”充電體驗,。

  • 新近曝光的能源浪費問題,或成為無線充電普及攔路虎


充電速度不及同期的有線快充,,預期的自由多設備充電功能遲遲不能完美實現(xiàn),,如果說以上的兩條至多還只能說是站在消費者體驗角度上的短板,那么無線充電的能源浪費問題,,則是它最近才被發(fā)掘出來的一個道德與技術(shù)的雙重困境,。

根據(jù)OneZero與Fixit兩個海外知名團隊的最新測試發(fā)現(xiàn),當使用無線充電器和有線充電器對手機分別充電時,,他們所使用的無線充電器總耗電量比有線充電器足足多了47%,。由于手機的型號沒有發(fā)生變化,,因此這多出來的47%耗電量完全就是無線充電所產(chǎn)生的浪費,。


那么為什么無線充電會比有線充電多浪費電能呢?一方面來說,,無線充電本身比有線充電多出了電-磁-磁-電的兩次轉(zhuǎn)換和一次感應過程,,由于每一次的能源轉(zhuǎn)換效率在技術(shù)上都不可能做到100%,因此無線充電幾乎是天生就存在著比有線充電更耗能的技術(shù)短板,。

另一方面,,根據(jù)其測試結(jié)果發(fā)現(xiàn),無線充電的能源傳輸效率非常依賴于設備與充電器之間精確的位置擺放關(guān)系,。也就是說只有當手機里的充電線圈與充電器里的線圈完全100%重合時,,才能達到最大的充電效率,只要稍微錯開一丁點,,電能的浪費就會顯著增加,。

哪怕位置只偏一點點(左邊),也會造成大量額外的能源浪費

隨后追加的測試,,也進一步搞清楚了能源浪費的來源,。具體來說,當使用無線充電板并保證線圈完全對準時,,它大約會比有線充電多浪費39%的電能,;如果手機在無線充電板上還沒有很好的對準線圈,則浪費的電能會達到有線充電功率的80%。也就是說,,你幾乎要多耗費近一倍的電量,,才能在一個設計不嚴謹、或是擺放得不認真的無線充電板上,,完成手機的整個充電過程,。根據(jù)兩家的共同估算顯示,這意味著如果智能手機行業(yè)急于推進產(chǎn)品的全面無線充電化,,那么最壞的情況下它可能會導致“幾十個發(fā)電站的電力被浪費”,。

很顯然,這是一個相當巨大的環(huán)境成本,。而它也很有可能會演變成輿論甚至是政策上的壓力,,使得智能手機或是其他消費類電子設備的“全無線”設計,變得將沒有那么容易就普及,。

【本文圖片來自網(wǎng)絡】

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