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蘋果、華為傻眼,小米徹底顛覆了手機(jī)充電!

2021/02/01
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閱讀需 9 分鐘
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手機(jī)充電的下一個(gè)時(shí)代來了。

#小米首發(fā)自研隔空充電技術(shù)#

今天上午十點(diǎn)半,小米發(fā)布了來自未來的充電方式:隔空充電,取名為 MI Air Charge,此次小米隔空充電功率達(dá)到了 5W,并且已經(jīng)在基于小米 11 的工程機(jī)上實(shí)現(xiàn)。

考慮到手機(jī)日常使用的強(qiáng)度,5W 的無縫充電其實(shí)已經(jīng)能夠滿足大眾需求。并且小米的隔空充電,已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)多設(shè)備充電、移動(dòng)充電、邊玩邊充等功能。小雷認(rèn)為,截止到目前,小米隔空充電方案,是技術(shù)可行度最高的方案。

為什么小雷會(huì)這么自信,這要從隔空充電的發(fā)展說起。

隔空充電的嘗試

如今我們使用的無線充電源于電磁感應(yīng)技術(shù),這里溫習(xí)一下高中知識(shí):電生磁、磁生電,而變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)。

無線充電器里的線圈會(huì)在你手機(jī)接觸的時(shí)候,會(huì)不斷改變充電器內(nèi)的電流大小,生成變化磁場(chǎng),由于電磁感應(yīng)原理,你手機(jī)內(nèi)部的線圈會(huì)將磁場(chǎng)變成電場(chǎng),向手機(jī)充電。

圖片來源:Belkin

不過,這種充電模式也有著很大限制,那就是傳輸距離短,并且需要線圈對(duì)準(zhǔn),手機(jī)才能夠正確感應(yīng)。

其實(shí),關(guān)于手機(jī)遠(yuǎn)距離充電,一直都有人在探索解決方案,時(shí)至今日,可行的隔空充電模式變?yōu)榱藘煞N,一種名為磁場(chǎng)共振,另一種名為激光充電。

先說磁場(chǎng)共振,2007 年,麻省理工學(xué)院提出了他們的構(gòu)思:將聲音共振的原理活用到電磁波上,只要用兩個(gè)“頻率相同”的線圈,一端輻射特定頻率的電磁波,在另一端就能引發(fā)共振,產(chǎn)生電力。

作為新一代無線充電技術(shù),磁場(chǎng)共振可實(shí)現(xiàn)數(shù)米的傳輸距離,可傳輸功率也從瓦來到了千瓦級(jí)。

磁場(chǎng)共振,也是電氣大神尼古拉·特斯拉感興趣的內(nèi)容。在一個(gè)多世紀(jì)前,特斯拉就做到了遠(yuǎn)距離隔空點(diǎn)亮電燈。

特斯拉手稿

如此成熟的磁場(chǎng)共振,為何遲遲沒有進(jìn)展?

磁場(chǎng)共振雖然實(shí)現(xiàn)了隔空充電,但它的缺點(diǎn)也很明顯:若想在幾米外進(jìn)行充電,磁場(chǎng)共振需要強(qiáng)磁場(chǎng)作為基礎(chǔ),而強(qiáng)磁場(chǎng)有可能會(huì)產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn),不符合國(guó)家安全規(guī)定。

因此,現(xiàn)在的磁場(chǎng)共振無線充電技術(shù),一般都用在餐館的“無線充電桌”:桌上內(nèi)嵌一個(gè)小桌板,桌底則是無線充電器,可以隔著桌子進(jìn)行磁場(chǎng)共振充電。國(guó)內(nèi)已經(jīng)有浙江微鵝科技,上海楚山科技等企業(yè)進(jìn)行研發(fā)。

桌上的充電小桌板

和需要強(qiáng)磁場(chǎng)的磁場(chǎng)共振相比,激光充電顯然要先進(jìn)得多。大家都知道,激光是一束光直直發(fā)射出去,這恰好也是它的優(yōu)勢(shì):相較于磁場(chǎng)的“輻射”,激光的能量密度高、方向性強(qiáng),在安全性上更容易實(shí)現(xiàn)。

在科學(xué)性上,激光充電的可行性早已被證明,2010 年,LazerMotive 就通過激光提供能量讓無人機(jī)在空中連續(xù)飛行 12 小時(shí);2017 年,華盛頓大學(xué)就成功實(shí)現(xiàn)了手機(jī)的激光充電。

手機(jī)廠商也明顯對(duì)激光充電更感興趣:2020 年 4 月 1 日愚人節(jié),OPPO 公布了名為“FreeVooc”隔空充電概念視頻,雖然只是惡搞,但 VOOC 首席工程師張加亮的回應(yīng)卻耐人尋味。

在 4 月 25 日的視頻中,張加亮更是直接表示,隔空充電在技術(shù)上已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn),問題是成本過高,產(chǎn)品化有難度。

無獨(dú)有偶,在去年 9 月,華為也向媒體曝光過激光充電的方案,華為表示,再經(jīng)過兩三代手機(jī),華為就可以實(shí)現(xiàn)激光充電的量產(chǎn)化。

華為的激光充電演示圖

今天,摩托羅拉也發(fā)布了自己的激光(可能是紅外)隔空充電來“截胡”小米,可以看出,激光方案其實(shí)已經(jīng)有了基本的可行性。

那為什么小雷還認(rèn)為,小米的方案是迄今為止最成熟的呢?

小米的努力

相較于 OPPO、華為和摩托羅拉的激光方案,小米則將目光投向了毫米波。在小米的公告中,他們利用波束成形技術(shù),將毫米波定向發(fā)送給手機(jī)。

雖然小米沒有提到更多的技術(shù)細(xì)節(jié),但毫米波如果成功的話,那它相較傳統(tǒng)激光擁有更多優(yōu)勢(shì)。第一就是安全問題,激光雖然好,但最大問題就是能量過高,如果激光長(zhǎng)期照射到手上,可能會(huì)產(chǎn)生灼傷,毫米波則要安全得多。

摩托羅拉和華盛頓大學(xué)的激光方案中,都采用了用手阻擋就會(huì)斷電的方式,根據(jù)華盛頓大學(xué)的解釋,他們其實(shí)是在擔(dān)心激光灼燒皮膚。在華為的專利中,我們也能看到類似“保護(hù)系統(tǒng)”的描述,只要手阻擋到反射激光,就會(huì)立刻中斷充電。

除了安全問題外,毫米波由于頻率低、波長(zhǎng)長(zhǎng),它的繞射性也比激光好很多。激光用手擋著,可能就會(huì)中斷,而毫米波+波束成形,基本可以保證它能繞過小規(guī)模障礙物,至少在房間內(nèi)肯定是沒難度的。

小米的異物阻擋演示

而激光不成熟的另一大原因在于成本。激光充電至今都沒有離開視距通信(LOS)的范疇,視距通信這一詞代表著,激光充電是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直線傳播,只要位置一變,就必須重新定位。

為了解決定位問題,激光充電沿用了 LOS 通信領(lǐng)域的常規(guī)手段,內(nèi)置一個(gè)接收器進(jìn)行定位。華為就通過內(nèi)置接收器實(shí)現(xiàn)的這一方案,根據(jù) OPPO 的概念視頻和微博用戶@薛定諤的英短咕咕咕 爆料來看,他們也使用了專用接收器實(shí)現(xiàn)重新定位。

而小米的解決方案更加聰明,既然都用了毫米波,那用天線不就完事了?在小米的方案中,“充電樁”采用的是 5 個(gè)相位干涉天線,而手機(jī)則內(nèi)建了信標(biāo)天線和接收天線陣列。相較于特定的激光接收器,天線無疑是手機(jī)廠商的強(qiáng)項(xiàng),它也更容易集成到傳統(tǒng)手機(jī)天線中。

從目前來看,小米的毫米波隔空充電對(duì)于手機(jī)的改裝最小,小米 11 支持隔空充電的這一事實(shí),也有力證明了毫米波天線技術(shù)的成熟性。更進(jìn)一步講,毫米波隔空充電的低成本,也讓它有可能成為未來手機(jī)隔空充電的標(biāo)準(zhǔn)。

無線的未來

其實(shí),小米的成功也不是一蹴而就的,在微博用戶@頤心 的爆料中,小米隔空充電的構(gòu)思在 MIX 3 時(shí)代(2018 年 10 月)就已經(jīng)開始。在宣傳中,小米也特別強(qiáng)調(diào)了“自研”二字,17 項(xiàng)技術(shù)專利和小型化天線陣列,也足以說明小米為此付出的心血。

近兩年,小米在充電領(lǐng)域上的進(jìn)步堪稱飛躍,今年也在無線充電領(lǐng)域進(jìn)行了大手筆投資(帝奧微電子、南芯半導(dǎo)體、納微半導(dǎo)體等)。隨著 IoT 家電的成熟,小米很可能會(huì)將隔空充電這項(xiàng)技術(shù)帶到家電領(lǐng)域,音箱、臺(tái)燈等產(chǎn)品會(huì)成為隔空充電的受益者。

而小米顯然也并不滿足于此,根據(jù)@薛定諤的英短咕咕咕 的爆料,小米有可能會(huì)將超寬頻芯片(UWB)技術(shù)用于隔空充電的定位上。

UWB 技術(shù)在蘋果生態(tài)中體現(xiàn)出了驚人的準(zhǔn)確度

此前小米已經(jīng)發(fā)布了“一指連”技術(shù),各個(gè)設(shè)備之間的獨(dú)立聯(lián)動(dòng)和測(cè)距,或許會(huì)讓隔空充電的準(zhǔn)確度和可操控性更上一層樓。

對(duì)于無線未來,很多廠商都有著自己的想法,蘋果曾提出過 WiFi 充電、三星曾拿出過充電戒指……隨著小米的驚艷出手,2021 年我們會(huì)在充電領(lǐng)域看到更多驚喜,它甚至可能是通過 IoT 設(shè)備的一張船票。

小米

小米

小米是全球第四大智能手機(jī)制造商,在30余個(gè)國(guó)家和地區(qū)的手機(jī)市場(chǎng)進(jìn)入了前五名,特別是在印度,連續(xù)5個(gè)季度保持手機(jī)出貨量第一。通過獨(dú)特的“生態(tài)鏈模式”,小米投資、帶動(dòng)了更多志同道合的創(chuàng)業(yè)者,同時(shí)建成了連接超過1.3億臺(tái)智能設(shè)備的IoT平臺(tái)。

小米是全球第四大智能手機(jī)制造商,在30余個(gè)國(guó)家和地區(qū)的手機(jī)市場(chǎng)進(jìn)入了前五名,特別是在印度,連續(xù)5個(gè)季度保持手機(jī)出貨量第一。通過獨(dú)特的“生態(tài)鏈模式”,小米投資、帶動(dòng)了更多志同道合的創(chuàng)業(yè)者,同時(shí)建成了連接超過1.3億臺(tái)智能設(shè)備的IoT平臺(tái)。收起

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