來源：智東西
今天，小米首發(fā)了移動端的隔空充電技術，手機無需放在充電板上，拿著玩游戲、躺在床上刷網(wǎng)頁的時候都可以充電。
摩托羅拉也在今天一大早搶在小米前一個多小時展示了自家的隔空充電技術，其充電發(fā)射器更加小巧。
2017 年 iPhone X 剛剛發(fā)布時，手機無線充電功率僅為 7.5W，僅僅三年多過去，小米在去年 10 月將手機無線充電功率推升至 80W。
目前華為、OPPO 量產(chǎn)的無線充電功率在 40W 左右，小米為 50W，在無線充電功率達到了有線充電水平之后，隔空充電這種 " 真無線 " 充電方式可能將成為了下一個技術突破口。
其實無線充電技術原理最早被證實可行是在 2007 年麻省理工學院的實驗室里，研究員利用銅制線圈作為電磁共振器，實現(xiàn)了無線電力傳導。
但直到 10 年后，蘋果才將技術落地在了手機里，可見無線充電技術實現(xiàn)商用量產(chǎn)，其難度之大。而更進一步的隔空充電，概念提出也有七到八年的時間。
為什么今天摩托羅拉、小米接連發(fā)布隔空充電技術，隔空充電技術應用與手機的背后，究竟需要突破哪些技術難題，隔空充電領域有哪些行業(yè) " 老炮 "？隔空充電技術，又是否會成為無線充電產(chǎn)業(yè)的下一個里程碑？
01 無線射頻技術是未來，" 效率高、充的準 " 是關鍵
其實無線充電技術主要分為三個大類，電磁感應技術、電磁共振技術和無線射頻技術。
現(xiàn)在我們最常見的，蘋果、三星、華米 OV 等廠商都在使用的無線充電技術就是電磁感應技術，主要通過電磁線圈進行能量轉換和傳遞。
比如各類無線充電板、無線充電底座，使用的都是這種技術，而我們熟知的 Qi 標準就是建立在該技術之上。
當然，電磁感應技術發(fā)展至今已經(jīng)比較成熟了，它最大的特點之一就是充電效率高，轉換率通常在 80% 左右，而它的弊端也很明顯，就是手機必須要和充電板緊貼在一起，自由充電距離幾乎為零。
電磁共振技術在充電距離上比電磁感應稍進一步，可以允許 10cm 左右的無線充電，但是充電效率相對較低，轉換率在 70% 左右。
目前市面上有一些充電板，允許用戶固定在辦公桌的底部，手機放在桌面上就可以充電，其利用的就是電磁共振技術。
而今天我們看到小米發(fā)布的隔空充電技術，就是一種無線射頻技術，這類技術的原理就是把空間電場作為能量傳輸?shù)拿浇椋@樣一來在充電距離上能夠有顯著的突破，充電方式也可以變得更加靈活。
▲小米隔空充電方案
小米這套無線充電系統(tǒng)由 144 根天線組成，可以將能量通過毫米波極窄波束的形式傳遞給手機，手機端通過微型信標天線接收，可以在半徑數(shù)米的空間內，實現(xiàn)功率為 5W 的遠距離無線充電。
摩托羅拉的隔空充電方案中，發(fā)射器的體積更加小巧，大約跟常見的無線充電底座大小相當，并且可以同時給多部設備充電。不過，摩托羅拉并沒有公布其隔空充電方案的具體功率。
▲左：摩托羅拉隔空充電發(fā)射器，右：摩托羅拉隔空充電方案展示
電磁感應和電磁共振兩種無線充電技術其實并非 " 真正無線 "，仍然需要設備與充電底座保持較近距離，而無線射頻技術無疑成為未來突破這一限制的主要技術實現(xiàn)路徑。
當然，隔空充電的問題也很明顯，就是充電效率比較低。在無線充電技術路線的選擇上，頗有些 " 魚和熊掌不可兼得 " 的意味。
但是，手機用電快，電池容量大，給手機充電，最關鍵的、對體驗影響最大的因素，一定是充電速度，充電速度由功率決定，充電效率低，無疑成為了攔在隔空充電和手機之間最主要的障礙之一。
另外，給手機隔空充電的另一大挑戰(zhàn)，就是手機可能會處于不斷移動的狀態(tài)，因此對于手機的準確定位就變得十分關鍵。更準確的定位，也可以對充電效率有明顯提升，避免能量浪費。
在智東西與小米快充團隊工程師王彥騰的深入交流中，他認同隔空充電發(fā)射端頻率、功率的相關技術，以及對被充設備精確定位的相關技術，是非常重要的兩點。
不過他特別說道，這兩點固然重要，但是這其中有非常多的子項，每一項都在技術上充滿了挑戰(zhàn)。
02 毫米波也能玩充電，行業(yè) " 大佬 " 仍然美日企居多
無線射頻技術作為無線充電的一種方式，還有一個比較明顯的優(yōu)勢，就是它所能夠利用的射頻類型非常多樣，包括毫米波、厘米波、紅外線、藍牙甚至是 WiFi 都可以為其所用。
因此這也為行業(yè)中的企業(yè)選擇不同技術路線，差異化競爭提供了便利。
在隔空充電領域，美國企業(yè)相對起步較早，如 Ossia 和 Energous 都有十年以上的發(fā)展歷史。
Ossia 在公眾視野中出現(xiàn)頻率還比較高，他們于 2008 年成立于美國，早在 2013 年底就提出了無線充電的概念，在三年后的 2016 CES 展會上，他們第一次秀出了自己的隔空充電方案——無線充電基站 Cota。
Cota 呈一個桶狀，體積較大，據(jù)稱可以在 3 米左右的范圍內，對設備進行定向充電，并且 Ossia 還特意為這個充電系統(tǒng)設計了一種電池，可以進行隔空充電，這對于居家生活中的各類遙控器十分友好。
Cota 利用的是厘米波技術，最初頻率大約為 2.4GHz，與 WiFi 的頻率十分接近，因此手機并不需要增加多少硬件就可以實現(xiàn) Cota 隔空充電。
這種厘米波隔空充電在充電時要先進行一個類似于 " 配對 " 的過程，與藍牙或 WiFi 配對相似，手機收到 Cota 發(fā)出的信號后，會向 Cota 進行逆向發(fā)送，從而讓 Cota 確認自己的位置，建立傳輸路徑，然后在進行能量的傳輸。
不過這種 Cota 隔空充電的功率僅為 1W 左右，實際利用價值并不高，只是作為一個概念產(chǎn)品進行展示。
值得一提的是，有外媒報道，Ossia 曾經(jīng)與沃爾瑪合作進行了一個試點項目，通過一個嵌在超市天花板上的 Cota 發(fā)射器，為大約 1000 個貨架上的電子標簽進行充電。
這樣的想法很有創(chuàng)意，從中我們也能看到當時的技術僅對于這種電池容量低、耗電量低，充電需求不高的產(chǎn)品有一定使用價值。
提到無線充電技術，美國 Energous 是一家避不開的巨頭，它成立于 2010 年，成立五年后，就在 2015 年的 CES 展會上展示了自己的 Wattup 無線充電技術，可以在大約 4.6 米的范圍內給多臺設備進行隔空充電。
Wattup 所使用的是 WiFi 頻段，發(fā)射設備的功率有一定優(yōu)勢，大約為 10W 左右。
值得一提的是，Energous 在 2017 年和蘋果芯片供應商 Dialog 達成合作關系，稱將共同開發(fā)超遠距離無線充電技術，并且在 2019 年，他們還與國內手機廠商 vivo 達成了合作，將就無線充電技術展開合作。
如今兩年過去了，vivo 也可能在無線充電技術領域憋了大招。
相較于兩家老牌企業(yè)，美國另一家成立于 2017 年的年輕創(chuàng)企 GuRu 則大膽使用了毫米波技術，在 2020 年的 CES 展會上，他們推出了一款隔空充電設備，外形酷似 " 臺燈 "，將手機放在燈下，就可以進行隔空充電。
據(jù)了解，GuRu 利用了無線電頻率透鏡（Radio Frequency Lensing）技術，將無線電集中成一束，并通過空氣發(fā)送到安裝了接收單元的手機等設備中。
而無線電頻率透鏡技術，據(jù)稱也是隔空充電領域核心的關鍵技術之一。
不過 GuRu 的無線充電臺燈無法在有遮擋的情況下為設備進行充電。
相比于 GuRu，今天小米展示的隔空充電方案則顯得更加成熟，不僅可以實現(xiàn)無遮擋充電，并且充電功率也提升至 5W 左右。
5W 的功率放在現(xiàn)在的手機行業(yè)中可能有點 " 不夠看 "，但不要忘了，之前美國這些先發(fā)企業(yè)所推出的解決方案，大多也僅有 1W-2W 左右的充電功率，其無法在消費電子領域大規(guī)模應用的主要原因之一，也是充電效率不具有可用性。
另外，僅僅在一年之前，蘋果 iPhone 標配的充電插頭仍然是 5V 1A，功率也為 5W，可以說，現(xiàn)在隔空充電的功率已經(jīng)做到了早期有線充電的水平。
03 大規(guī)模落地仍需解決成本問題，消費觀念、標準落地老大難
兩家手機廠商隔空充電技術今天的集中亮相，其實是經(jīng)過了行業(yè)十幾年的漫長技術積累的。
不過我們可以看到，不論是展會中的概念產(chǎn)品，還是 ToB 端的小規(guī)模商用，隔空充電在消費領域的大規(guī)模商用仍然存在許多挑戰(zhàn)。
從小米的演示視頻以及美國企業(yè)的案例中我們不難看出，" 隔空充電樁 "，也就是隔空充電的發(fā)射端設備目前體積還比較大，并且工藝比較復雜，使用的射頻材料也比較昂貴。
如何在兼顧發(fā)射功率、頻率的基礎上，將成本降到一個合理的范圍內，降到一個消費者可以接收的范圍內，仍然是一大難題。
另外，隔空充電的目前演示方案的功率仍然需要進一步提升，并且對于設備的尋找和定位還要更加精準，因為實際家庭居住環(huán)境是十分復雜的，會進一步提升對定位精度的要求。
除了技術上的難題，其實在隔空充電早期發(fā)展的過程中，還有許多關于該技術的質疑聲都部分集中在了是否會對人體健康產(chǎn)生影響。
早年間許多人甚至認為手機信號、WiFi 信號都會對身體產(chǎn)生輻射而影響健康，但實際上這些無線電波對人身體是幾乎無害的。
比如毫米波就不同于 α、γ 和 β 射線，它不會對照射物體產(chǎn)生化學法應，從而也不會使物體產(chǎn)生任何 DNA 變化。并且目前沒有任何一項實驗數(shù)據(jù)表明，毫米波的輻射會給人體健康帶來負面影響。
▲非電離類型的輻射和電離類型的輻射
但即便如此，對于消費市場的教育都需要時間，初期用戶對于這種充滿位置的技術抱有一定懷疑也是可以理解的。
另一方面，技術的落地離不開行業(yè)規(guī)則的完善，各個國家也會針對本國情況制定相關法律法規(guī)。
以目前情況來看，即使在業(yè)內可以稱為元老級別的 Ossia 和 Energous，都沒有在美國本土獲得 FCC 對其使用的所有頻段的技術認證。
中國在無線充電技術領域起步較晚，要追趕的空間還比較大，在行業(yè)法律法規(guī)的制定上也有更多需要填補和完善的地方。
對于今天小米推出的隔空充電技術，智東西也與充電頭網(wǎng)資深業(yè)內人士進行了深入交流，他們普遍認為，這次的技術亮相更偏向于概念性。
" 隔空充電技術在智能手機領域的商用，仍然需要解決包括安全、法規(guī)、成本等一系列問題，保守估計還需要幾年的時間 "，充電頭網(wǎng)站長姚倫慧告訴智東西。
04 結語：無線充電難分勝負，自研技術掰掰手腕
手機無線充電發(fā)展的前三年，完成了充電功率飛躍式的提升，從 7.5W 到 80W，提升了十倍有余。而從 2021 年開始，隨著小米隔空充電技術的發(fā)布，無線充電的方式又發(fā)生了顛覆性改變。
無線充電，似乎第一次可以拜托線纜的束縛，做到 " 真無線 "。當然，隔空充電技術在充電功率、轉化率、成本、安全、法規(guī)等方面還有許多要完善的地方，距離真正商用落地，尚需時日。
不過可以看到，從屏幕到快充，從拍照到芯片，手機核心技術，正越來越多的從純供應鏈技術，走向產(chǎn)業(yè)鏈的下游，更多終端廠商開始都更加重視從源頭掌握核心技術，增加自己的自研比重。
毫無疑問，2021 年的智能手機大戰(zhàn)，在頭部效應凸顯，品牌效應增強的當下，技術仍然是硬通貨。
