目前手机的无线充电最多支持多远距离?

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目前手机的无线充电最多支持多远距离?

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  • bielai
    bielai
    这个人很懒,什么都没有留下~
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    先简单说说无线充电怎么工作的

    无线充电的原理就是高中所学的电磁感应

    实际充电过程,当手机放到充电板上,充电板会和手机先进行互相检查对方支持的协议(其实目前手机用的标准都是Qi协议,这一步理论上不需要,但是这个流程还是要走的),然后会计算手机需要电量进行充电,当充满之后自动断电。

    仔细一看,过称和用充电头、数据线充电过程一致。

    好了,回到答主的问题上,最新的Qi specification里面给出的最大充电距离是2.8厘米,且2.8厘米的距离是指充电板的线圈到手机线圈的距离,算上充电板的外壳,手机壳的话,用户实际能用到的充电距离应该在1厘米左右,但考虑各个手机的充电功率都不一样,损耗不一致,1厘米已经是很乐观的数据了,实际使用应该更低。

    感应电流&谐振感应耦合

    无线充电目前可以达到最大速度为15w,已经抹平了三星的祖传15w有线快充的速度了。但是前面说到了无线充电原理来自电磁感应,那么也很好理解,距离也远,磁通量越少,产生电流越小。那么这是天生的物理缺陷,怎么改进呢?既然没办法开挂违反物理定律,那么只好避开这一条了。

    Airfuel Alliance(无线充电联盟)引入了一个新的标准,这个标准来自PMA(电力事业联盟)。PMA所用的工作原理基于谐振感应耦合,补个科普。

    PS:Qi也已经支持谐振感应耦合了。

    via 维基百科
    谐振感应耦合,或磁相位同步耦合(英语:Resonant inductive coupling, 日语:磁界调相结合) 是当松散耦合的线圈之间的次级侧发生谐振时耦合由松散状况转为强化状态的现象。这是麻省理工学院类型磁耦合共振的重要组成部分。最基本的谐振感应耦合由初级侧驱动线圈和次级侧谐振电路组成。在这种情况下,由初级侧观察次级侧的谐振状态时,可发现为一对的两个谐振频率,其中的一个称为反谐振频率(并联谐振频率 1),另一个称为谐振频率(串联谐振频率 1')。次级线圈由短路电感和谐振电容组合为谐振电路。以次级侧的谐振频率(串联谐振频率)驱动初级侧线圈时,初级侧与次级侧线圈的磁场达到相位同步。结果因互磁通增加,在次级线圈得以产生最高电压,并且初级线圈的铜损降低,发热减少,效率相对提高。谐振感应耦合广泛应用于谐振变压器,无线供电和JR磁浮的车上供电。

    谐振感应耦合可以达到更远的距离,而且一个线圈可以同时给多个设备充电,但是一堆麻烦又来了。

    1. 谐振式传输效率比起感应式要更低,效率大概只有50%,目前成熟的Qi效率可以达到70%~80%+。虽然有人能把谐振式传输效率提高到92%,但是没有量产的成品出来,我们不讨论,人家Qi是实实在在拿出来成品且全世界发货的。

    2. 接收器和发射器的线圈需要严格对齐,偏一点对传输效率影响都很大,工程师后来给充电底座加入了磁吸,方便固定位置。

    3. 谐振式对距离不是特别敏感,Q因素(增益带宽)成了影响效率的一个点,优秀的设计可以帮忙改善Q因素,但这无疑对制造商提高了要求。感应式充电就是因为制造相对简单才快速流行的。
    4. 聪明的工程师还是提出了一些能提高充电效率的办法的,例如加入紧耦合线圈来提高充电效率。这个确实理论上可以提高效率,但是实际操作还是出现了问题,为了让两个线圈维持在谐振工作下有一个最小距离,这个距离由线圈大小和工作频率高低决定,然而这个最小距离还是比经典紧耦合线圈的间隔要大。那么当两个线圈间隔很小的时候会发生什么呢?线圈拒绝工作,无线充电会直接停止。目前使用的是免费的频段,换用其他付费的频段会无形增加开支,大多数物联网设备都选用的是免费的频段来使用,小编记得我国免费的频段挺多的。

    前面说了谐振感应耦合能达到更远的距离,远到什么程度呢?目前最成熟的方案是4.5厘米,(实验室里面已经能怼到几米了)emmm,大费周章结果增加的距离还没超过一倍。

    本来工程师最开始是希望谐振感应耦合来救世的,结果给自己增加了一堆麻烦。以上是已经有完整的成品的方案,小编再简单介绍一下几个实验室里的方案,其实有些已经相当成熟了,但是因为一些原因还是不能使用。

    这几个方案光是听着就觉得未来快来了

    在一间公寓里,男子还没回家,家里的电视,冰箱早就抛弃了又长又累赘的电线,通通使用wifi进行无线充电,为了保证充电效率。家里的智能家居,扫地机器人,温度湿度传感器使用超声波进行无线充电,门口门铃不需要另外接线,因为走廊的灯可以通过红外线给门铃充电,哈士奇的狗牌早就支持了定位,方便告诉主人自己今天去哪玩了,主人也早就换上了最新的狗牌,广告里面说这个支持蓝牙无线充电,即使哈士奇跑出去玩一天也不用担心没电的问题。主人回到家,一进门,手机的无线充电模块就被激活,手机使用的是无线电波充电。

    看完这个故事,我们来总结一下可以达到无线充电目的有wif,超声波,红外线,蓝牙,无线电波,科学家简直是把您能想到的都用来充电了。部分产品确实研制成功了,甚至十分成熟了。

    Energous公司在研究无线充电的路上选择了无线电波,充电距离被大大拉长,12.7厘米的距离可以传输5w的功率,25.4厘米的距离传输3w,38厘米传输1w。最后38厘米纯粹是为了秀技术,手机功耗为1w大概在什么时候呢?开飞行模式,亮度最低。

    但是这里也有问题,这个方案遵守平方反比定律,距离越大,衰减越厉害。当然即使这样,只要能充上电还是可以接受的。目前的技术确是可以做到一个房间内给所有设备进行无线充电,但是在这样强大的射频场下,人体的组织会迅速升温,结果就像把玉米丢进微波炉炸爆米花那样。所以上面那个故事的结局有点瘆人。

    这个方案技术上完全可行,推广可能难了点,强推还是可以的,考虑到没有消费者喜欢把自己炸成爆米花,这个方案还不能走出实验室。

    至于什么wifi,超声波,蓝牙之类的,理论支持早就有了,但是成品走进实验室都难,更别提走出实验室去量产了。超声波也有安全顾虑,人们担心植物或者宠物会对超声波产生不适,蓝牙无线充电只适合特别简单的智能家居,供电水平只能维持一些简单的传感器在温饱水平。无线充电还有很长的路要走。

    难点不在技术

    要说真正难的地方跟技术没什么关系,而且市场对无线充电不冷不热的态度才是致命的,假设无线充电也和全面屏,双摄那样成了影响手机购买的决定性因素之一,不出一年上面的问题通通不是问题。


    小编不是专职研究无线充电的,有什么错误的地方欢迎指出来

    2018-05-22 12:19:42 0条评论