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无线充电时代真的来了!

2020-07-13  浏览量:268

无线充电时代真的来了!

Apple Watch 面世前夕传言将使用无线充电,亮相后却仍採用磁吸式充电,让人不禁想问:说好的无线充电呢?该技术至少被谈论了 4 年,看似发展「卡关」,但三大阵营如火如荼地制定标準,预计 2018 年将爆发 40 亿美元商机。

科技产品日新月异,手机、平板、电脑的样貌不断蜕变,但电源线却一直紧紧跟着,不仅让使用者感到不便,也对产品发展造成限制。为了扭转这个劣势,相关厂商致力提升电池续航力之外,近几年也开始布局新的电源供应技术,而「快速充电」与「无线充电」都是备受注目的抢攻重点。若无线充电技术成熟,穿戴式产品就可以无线充电技术来设计,智慧手錶、手环、眼镜等将可完全密封,达到防水、防尘效果,再也不用担心损坏充电接触点(孔)。说到这里,你对于未来的科技产品是否又多了一点想像呢?

无线充电技术的发展,目前已经逐渐走向标準化。根据市调机构 IHS iSuppli 统计,2012 年已经有超过500万台电子装置搭载无线充电功能,更预测 2015 年将突破 1 亿台。2013 年无线充电市场规模仅约2亿美元,但未来 4 年将呈 40 倍成长,2018 年达到 80 亿美元。IHS 也统计,全球无线充电接收器及发送器市场,可望从 2013 年的 2,500 万个成长到 2023 年的 17 亿个。

然而无线充电要普及,关键是「统一标準」及「大量布建」。目前全球的无线充电三大阵营正透过标準制定、拉拢盟友,企图在这个80亿美元的市场占得一席之地。这三大阵营分别为历史最悠久的WPC(Wireless Power Consortium),积极异业合作、强调建置无线充电环境的 PMA(Power Matters Alliance),以及由英特尔、高通、三星发起的 A4WP(Alliance for Wireless Power)。

标準制定瓶颈,2016 可望突破

其中英特尔在 2014 年台北国际电脑展就曾展出无线充电碗及无线充电桌。英特尔的展示情境中,只需把手机放在床头的充电碗,隔天起床就有充足电力可以使用,不但美观也更具行动性。此外,美国星巴克也宣布在旧金山湾区 200 家分店提供无线充电服务,并且计画将服务扩展至欧亚。这种种发展都令人嚮往无线充电结合穿戴等各种新科技装置引爆的可能与未来。

目前参与无线充电标準制定的台湾厂商屈指可数。宏达电无线充电小组在 2012 年成立,并在 2013 年 3 月加入 WPC,目前三大阵营都有参与,算是台湾最早参与标準制定的厂商。宏达电主任工程师朱峰森代表宏达电参与三大国际无线充电的标準会议,而目前有参与标準制定的台湾人,包括朱峰森在内不超过 5 个人。

其他较积极参与无线充电标準制定的台厂,包括 IC 设计龙头联发科、键盘控制晶片厂迅杰。正在开发无线充电晶片的,除了以上两者,消费 IC 设计公司凌通、微控制器厂盛群也已投入。

其中,联发科的多模无线充电解决方案 MT3188 继 2014 年4月通过 WPC 联盟的 Qi 认证后,12 月也获得 PMA 认证,证明产品採用的 IC 模组可兼容 PMA 无线充电技术。

另外,联发科 2014 年年底也通过 UL 台湾测试,成为在台湾唯一可提供 PMA 测试及认证服务的认可实验室,将有助于亚洲厂商就近完成无线充电检测,并为 PMA 会员提供更多元的测试认证管道。

朱峰森指出,无线充电目前虽处于标準制定阶段,但在一至两年内会有爆炸性成长,关键就在「进行大规模布建」。目前无线充电尚未普及,包括技术上与政治上的原因。

技术方面,无线充电的技术分为磁共振及磁感应两种,同时具备这两种标準的多模设计却处于「卡关」阶段。业界目前已要求晶片商提供 WPC 的 Qi 加上 PMA 磁感应标準的无线充电发射器及接收器,以加速消除不同技术标準间无法互通运作的问题。

联发科的 MT3188 相继通过 WPC 的 Qi 认证及 PMA 认证,为双模无线充电晶片的发展打下强心针。朱峰森也指出,「各大公司都已投入很多资源,瓶颈不会维持太久,2016 年是无线充电发展值得期待的时间点。」


PMA、A4WP 合力攻打 WPC

政治上的原因,则是三大阵营之间「亦敌亦友」的关係。德州仪器、飞利浦、索尼主导的 WPC,所制定的 Qi 标準市占率超过 95%。WPC 的策略是大量游说各手机厂使用自己的无线充电模组,发现效果不彰后,开始拜託营运商支持,例如 2012 年经由 Verizon 销售的美国版蝴蝶机、美国版 HTC 8X,都具备 WPC 的 Qi 无线充电标準。

「相较于 WPC『由下而上』的说服策略,PMA  则多从合作对象的高层开始说服,採『由上而下策略』。」朱峰森说。第二个出现的无线充电阵营 PMA,是由宝侨(P&G)及旗下公司金顶(Duracell)合资成立子公司 Duracell Powermat 所主导,寻求 AT&T 合作时,就直接透过董事会沟通。

为了对抗 WPC,PMA 在 2014 年 1 月与第三个无线充电阵营 A4WP 签订合作备忘录,透过 A4WP 的共振式充电技术,补足 WPC 只有磁感应技术的不足。

朱峰森表示,PMA 在寻求与 A4WP 合作前,曾找美国新创公司 WiTricity 合作,该公司由 MIT 教授 Marin Soljačić 所成立,可说是共振式充电的始祖。后来 PMA 放弃研究后,便转为採用 A4WP 的共振技术。WPC 则未放弃研究磁共振,于 2013 年中开始制定共振技术,藉由与纽西兰无线充电厂 PowerbyProxi 的合作,加快磁共振技术融入新一代 Qi 标準的发展。

WPC 面对无线充电普及的策略,是越多终端装置支援无线充电,就有越多人购买无线充电器,PMA 则倾向于準备好无线充电的环境,才有助于无线终端产品的普及。

因此,PMA 成功说服星巴克,让其採用 PMA 的感应器充电。「不用装很多插座,有助于店面的美观,且可以让星巴克掌握用户的位置资讯。」朱峰森说。另外,店家也可以自行控制供电量或供电与否,就与电信单位收费机制一样,有买咖啡才能使用充电功能。

PMA 先準备好无线充电环境的想法,也与 A4WP 相同。英特尔表示,「我们一直在谈如何建置环境,当环境未準备好,做再多装置也没用。现在英特尔也会针对几个国家,优先建置无先充电体验站。」

英特尔加入A4WP,再现无线传奇

英特尔 PC 用户端经理斯考根(Kirk Skaugen)预测 2015 年PC趋势时就曾指出,目前英特尔的三大核心技术是:无线充电(No Wire)、捨弃密码(No Password)、提供新的使用者连接装置,例如影像侦测技术 RealSense 以及 3D 摄影机等。

就如英特尔在 10 年前的 Centrino 时代,推动无线上网,让 802.11 系列的 Wi-Fi 无线上网规格变成笔记型电脑的标準配备,电脑就此摆脱网路线的束缚,搭配 Centrino 品牌及市场行销,让无线上网呈现爆炸性成长。现在英特尔打算透过参与 A4WP,重现「无线传奇」。

英特尔表示,A4WP 针对不同的瓦特数,分成低瓦特、中瓦特及高瓦特小组,英特尔负责 20 瓦以上终端产品,包括 2in1 变形装置及平板电脑。2015 年第一季以前,A4WP 将有 5 瓦以下的无线充电产品推出,而下半年也会有高瓦特数充电产品问世。

英特尔计画于 2015 年下半年推出的新笔电平台,将与无线充电晶片业者合作,让笔电支援无线充电功能。该平台将内建负责无线充电沟通的蓝牙晶片以及无线充电晶片,并以耗电较低的 Ultrabook、2in1 变形装置为主,较耗电的游戏笔电或桌上型电脑仍需连接电源线。

高通充电板让赛车更环保

A4WP 另一盟主高通,则基于磁共振技术,积极开发大功率电动车无线充电方案,并与 FE(Formula E-car)一起在 2014 消费电子展中,展出搭载无线充电功能的电动赛车,最高时速可达 150 哩。同年 9 月的国际汽联电动方程式锦标赛(FIA Formula E Championship)中,国际汽联即宣布在 2014 与 2015 年赛季期间的安全导航车、医疗车与服务车,都将配备高通 Halo 电动汽车无线充电技术。

高通的 Halo 电动汽车使用磁共振技术,可实现地面充电板与电动车充电板之间的能量传输,更有效率且环保。Formula E 赛程中,採用 Halo 技术的安全领航车是 BMW i8,医疗车、服务车等其他赛事工作用车则是 BMW i3。

高通欧洲区资深行销总监巴雷特(Joe Barrett)受访时曾说,随着 SAE、IEC 及ISO 三大组织的汽车无线充电标準陆续定案,车厂最快将于 2017 年推出首款配备磁共振无线充电技术的油电混合车。

儘管目前无线充电仍处于标準「乔不拢」的战国时代,导致虽有超过 60 款手机支援无线充电技术(包括 Google Nexus 系列、Nokia Lumia 系列、HTC 手机等),仍无法普及。但若环境建置到位、标準「一统天下」,无线充电商机将一举爆发。

朱峰森表示,在行动通讯方面,无线充电的多点充电、隐藏设计,还有可被嵌入家具或建筑物的便利性,都具备强大吸引力。

此外,若出门不再需要行动电源,也不再需要找插座,更潜藏无限商机。目前比利时的鲁汶车站、阿姆斯特丹机场、美国旧金山湾区星巴克都推出无线充电服务,消费者只要把手机放在桌上特定位置就可充电。

穿戴式装置移除充电接口后,也代表防水功能的完备,对要求防水及防汗的配件,无线充电可说是不可缺少的技术。再试想无线充电被应用在家电等高功率电器上,电线走火的风险不但降低,也让室内设计更简单、美观。中国最大家电商海尔即于2013年推出「无尾厨电」,主打无电源线的电锅、果汁机。

其他还有应用在电动车上,让「无线充电站」取代「加油站」,停车顺便充电。或是应用于医疗领域,解决植入人体的电子仪器,电力耗光时就得开刀换电池的问题等。

虽然「无电线」的未来世界,一方面仍有充电效率低等技术问题,还有正如当年 WiMAX 与 4G 的标準之争,三大阵营也还在拉锯。但若能保持对标準制定的关注,了解上下游各有哪些「玩家」,才能及早抢食无线充电这块前景十足的市场大饼。


三大无线充电阵营

WPC(Wireless Power Consortium)

成立时间| 2008 年
主导厂商|德州仪器(TI)、索尼(Sony)、诺基亚(Nokia)
使用技术|磁感应、磁共振
制定标準| Qi
优势|最早成立,也是目前最大的无线充电组织,超过 200 家厂商与 19 个国家参与,最早期会员包括飞利浦、三洋电机、罗技等,市占率达 95% 以上,且同时具备磁感应、磁共振技术。

PMA(Power Matters Alliance)

成立时间| 2012 年
主导厂商| Duracell Powermat、AT&T
使用技术|磁感应
制定标準|无
优势|有实力坚强的金主宝侨(P&G),积极进行跨业合作,伙伴包括星巴克、麦当劳等。目前 PMA 有超过 100 个会员。

A4WP(Alliance for Wireless Power)

成立时间| 2012年
主导厂商|英特尔、三星、高通
使用技术|磁共振
制定标準| Rezence
优势|与 PMA 策略合作,高通并积极进军电动车领域。

无线充电技术分类

磁感应:用于短距传输、效率较佳,优点是成本低廉,但容易受到距离影响,且难做到多装置充电。

磁共振:容许 4~5 公分的充电距离,可将充电板嵌入木头、塑胶等材质,并同时为多个装置充电。


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