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迎来春天前,手机无线充电还有几件事需要解决

 三易生活 2021-01-15
2019年1月23日,当时尚在魅族任职的李楠以在线直播的方式,召开了可能是魅族史上最特别的一场新品发布会。在那次没有会场、没有PPT、几乎是一切条件从简的特别会议上,李楠拿出了魅族旗下首款、同时也是整个行业中的第一款“全无孔”智能手机产品——魅族Zero。


有意思的是,根据魅族后来的说法,完全采用无线充电和无线数据传输技术的魅族Zero,本质上其实还是一台带有浓重实验性质的预研产品。但是从整个手机行业的反应来看,“魅族Zero”所带来的影响,却可能远比他们自己想象的更为深刻。

  • 全无孔手机快来了,但无线充电还没完全准备好


先是年初预研性质的魅族Zero,紧接着是自称“概念机”的vivo APEX2019,再然后是2019年底由知名分析师郭明錤实锤的“全新设计的全无孔新旗舰iPhone”。短短一年时间里,我们就接连迎来了数款全无孔智能手机的亮相或是曝光。很显然这种取消所有物理接口,完全采用无线方案进行充电和数据传输的智能手机设计,已然成为了多个品牌对于“未来产品形态”的共识。


那么问题就来了,彻底取消有线接口,采用无线方式进行数据传输和充电的智能手机设计,在用户体验的层面上真的靠谱吗?


首先必须明确的是,短距离的无线数据传输技术如今已经非常成熟了。比如我们三易生活此前就曾详细给大家介绍过的802.11ay及TransferJet X等,多种可实现短距离超高带宽传输的无线通信方案,它们都能在数十厘米到数米的距离上提供万兆以上级别的数据传输带宽,无论是工作距离还是传输速度都是绝对够用的。相比之下,反而是大家可能更熟悉的无线充电技术在面临“全无孔”手机的需求时,显露出了一些必须要优先解决的短板。

  • 和有线快充之间的速度差异,令无线充电很尴尬


说实在的,如果完全采用无线充电设计的智能手机早几年成为行业主流,那么它所面临的市场压力,说不定可能会比现在要小上许多。原因无它,只因为如今的消费者普遍已经习惯了智能手机上功率可观的有线快充,而且目前有线快充在功率上可比无线快充大多了。


举例而言,当前即便是千元级的智能手机,基本上也有至少18W的有线快充了。但无线充电呢?如果不是专门的“无线快充”设备,则标准的Qi充电协议至今也仅仅只有5W的水准。5W是什么概念呢?以我们三易生活的经验来说,使用15W的有线“快充”对4500mAh的手机进行充电,大概需要约1小时40分钟才能完全充满,但如果改成只有5W的无线充电,那充电时间简直是慢到不敢想象了。


当然可能有的朋友会说,现在不是已经有40W甚至65W的无线超快充方案了吗?有的产品都已经实际上市了呢。话虽如此,但智能手机有线快充技术的进步速度还是大大领先于无线充电了。就在前不久,小米、vivo、OPPO都先后公布了自家的120W及以上级别的有线快充技术,其中小米10尊享版以及iQOO 5 Pro两款120W有线快充机型更是已经正式发布。而我们三易生活也已经对相关设备进行了测试,测试结果显示,120W的有线快充能够实现在15分钟之内完全充满一部手机,或者仅用时5分钟就将4000mAh的电池充入50%以上的电量。


这意味着什么?这代表着新的高功率有线快充可能会完全改变消费者给手机充电的使用习惯。从以往为了充电而不得不等待几十分钟,变成以后只要想充电就插上线,去倒杯水喝口茶,手机就已经“满血复活”。而这也就意味着,虽然无线充电乍看之下也是以方便和优雅的体验作为最大卖点,但如果和届时“几分钟就能充满”的有线快充相比,在消费者看来究竟哪边更加方便惬意,可能还真不好说。

  • 本该是优势的多设备充电功能,却成为了一大难题


2017年9月在全世界大量消费者的关注下,苹果发布了代表十周年纪念的iPhone X。而与它“同场加映”的,除了新款的Apple Watch之外,还有一个至今都未能上市的产品,那就是AirPower充电板。


平心而论,AirPower的设计理念其实是相当务实的。因为它诞生的目的,就是要解决用户对手机、手表、无线耳机三种尺寸和充电功率不同的设备进行无线充电时,如何能够以最自然的方式同时对这三种设备同时进行无线充电的问题。

乍看之下,相比起当前主流的有线快充方案,能够实现多款设备不限摆放位置,同时充电的这种“多目标充电板”,似乎相当能够体现无线充电技术上的优越性。但实际上AirPower自2017年发布以来,至今依然处于“跳票”状态的事实,却相当于是直白地告诉了我们,无线充电技术要想实现任意摆放位置的“多目标充电”,实际上是一件格外困难的事情。

AirPower的专利图显示了其复杂的多线圈堆叠设计

为什么无线多目标充电这么难?这是因为与有线充电不管设备功率大小都可以兼用同一个充电线不同,在多目标无线充电器内部,为了兼容各种不同形状和充电功率的设备,就必须要在各个位置上都准备好几套不同尺寸与功率的无线充电线圈。这种线圈之间相互叠放的设计,则既使得充电器在工作中的发热问题变得相当严重,也存在着线圈之间相互干扰,甚至造成被充电设备不能正常工作的隐患。也正是因为迟迟不能解决以上问题,苹果早就设计好拥有20多个不同大小线圈堆叠设计的AirPower充电板,才不得不持续推迟发布。

好在随着无线充电技术主流化的不断推进,多目标充电板的设计似乎也正在迎来转机。就在今年8月初,有爆料信息显示,苹果终于完成了对AirPower无线充电板的改进,即将于今年秋季正式脱出这款可能是迄今为止设计最复杂,并且功能也是最强大的无线充电设备。

其他的“多设备无线充”一般会牺牲设备随意摆放的功能换来设计上的简化

苹果是如何解决AirPower的线圈互干扰问题的?根据目前的传言显示,秘密可能在于他们将原本设备里所使用的充电管理芯片替换为了一枚A11处理器。由于A11的性能远强于业界常规的充电管理芯片,因此苹果可以在新款AirPower上应用非常复杂的充电算法,大幅提高对充电线圈的控制精度,从而解决了潜在的积热和干扰等问题。


当然,除了苹果之外,其他的一些厂商也注意到了消费者对于多设备同时充电的需求。而他们采用的解决办法则多半显得要更加“简单粗暴”一点,比如说三星很早就推出了能同时给两个设备进行无线充电的“双顶充电器”,他们的诀窍就是直接通过造型设计,让设备在充电器上只能以特定的位置摆放,这样一来就不需要内置太多线圈了。虽然略有取巧,但从消费者的角度来说,至少这样的设备确实能实现无线充电器该有的“一对多”充电体验。

  • 新近曝光的能源浪费问题,或成为无线充电普及拦路虎


充电速度不及同期的有线快充,预期的自由多设备充电功能迟迟不能完美实现,如果说以上的两条至多还只能说是站在消费者体验角度上的短板,那么无线充电的能源浪费问题,则是它最近才被发掘出来的一个道德与技术的双重困境。

根据OneZero与Fixit两个海外知名团队的最新测试发现,当使用无线充电器和有线充电器对手机分别充电时,他们所使用的无线充电器总耗电量比有线充电器足足多了47%。由于手机的型号没有发生变化,因此这多出来的47%耗电量完全就是无线充电所产生的浪费。


那么为什么无线充电会比有线充电多浪费电能呢?一方面来说,无线充电本身比有线充电多出了电-磁-磁-电的两次转换和一次感应过程,由于每一次的能源转换效率在技术上都不可能做到100%,因此无线充电几乎是天生就存在着比有线充电更耗能的技术短板。

另一方面,根据其测试结果发现,无线充电的能源传输效率非常依赖于设备与充电器之间精确的位置摆放关系。也就是说只有当手机里的充电线圈与充电器里的线圈完全100%重合时,才能达到最大的充电效率,只要稍微错开一丁点,电能的浪费就会显著增加。

哪怕位置只偏一点点(左边),也会造成大量额外的能源浪费

随后追加的测试,也进一步搞清楚了能源浪费的来源。具体来说,当使用无线充电板并保证线圈完全对准时,它大约会比有线充电多浪费39%的电能;如果手机在无线充电板上还没有很好的对准线圈,则浪费的电能会达到有线充电功率的80%。也就是说,你几乎要多耗费近一倍的电量,才能在一个设计不严谨、或是摆放得不认真的无线充电板上,完成手机的整个充电过程。根据两家的共同估算显示,这意味着如果智能手机行业急于推进产品的全面无线充电化,那么最坏的情况下它可能会导致“几十个发电站的电力被浪费”。

很显然,这是一个相当巨大的环境成本。而它也很有可能会演变成舆论甚至是政策上的压力,使得智能手机或是其他消费类电子设备的“全无线”设计,变得将没有那么容易就普及。

【本文图片来自网络】

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