2021年02月25日 | 手机“真隔空充电”现实“骨感” 业内人士称十年恐难落地

近年来，以RF（射频）为代表的无线电波式隔空充电技术，因最为接近人们对于手机无线充电的期待而广受关注。日前，小米、MOTO相继进行了相关技术的展示，似乎预示着手机“真隔空充电”时代的即将到来。

但据集微网调查了解，因效率、安全、成本等多方面原因，实现数米距离内，移动状态下对于智能手机的“真隔空充电”（保证一定充电功率，如5W以上），仍然是仅存在于实验室中的美好幻梦，行业人士给出的悲观预期是：十年内难以实现真正落地。

随着无线充电技术的创新演进，标准的逐渐完善，其应用的边界也在不断拓展。虽然对于手机而言隔空充电的现实“骨感”，但在IoT、工业在内的一些垂直细分场景中，磁共振、RF等中远距离无线充电技术正不断挖掘出新的增长空间。

RF无线充电的三道坎

在目前主流的四种无线充电方式中，从磁感应式，到磁共振式（低频、高频），再到RF射频式，无线充电的距离逐渐增加。

人们期待像使用Wi-Fi网络那样，摆脱充电板和距离的限制，便利地在家中、办公室实现对于手机的随时、随处供能，这一愿景被视为无线充电的3.0时代。

RF射频无线充电技术因最为接近这一愿景而被寄予厚望。相比于目前最为成熟的Qi磁感应技术，较为“低调”的磁共振技术，RF射频无线充电技术方式显得高调而活跃，至少在十年前，相关技术公司已经是CES上的“吸睛”的常客，几乎每一年也都会有相应的技术发布或演示。

因此，日前无论是小米还是MOTO演示的“隔空充电”技术，在无线充电领域的行业人士看来，远没有网友那般激动。信标天线、144根天线阵列、毫米波等并非新鲜的技术，在过去几年国外公司推出的技术产品中均有涉及。

但差不多将近十年的时间，RF对于手机实现无线充电，只在新闻报道、实验室和演示间“开花”，但却无法在商用领域“落地结果”， 重要原因在于，RF无线充电技术始终难以跨越效率、安全和成本三方面的鸿沟。

能量在传递过程中会存在衰减，衰减幅度和所经过的距离的立方成反比。美国RF无线充电方案厂商Ossia曾经做过演示，发射端发射10W功率，在1米处的接收端获得1W功率，超过该距离，接收功率下降到毫瓦，最终下降到微瓦。

RF无线充电的效率只有10%左右。由于充电效率低，带来的另一问题便是，如果实现数米范围外保证正常使用的充电功率（如5W），那意味着发射端将达到非常高的发射功率，这会超出目前全球大多数国家的安规范围。

此外，采用RF方式的方案造价不菲。虽然采用毫米波频率会使发射端的尺寸减少，较线圈相比PCB天线成本降低，但一位射频从业人士告诉集微网，这种小型相控阵雷达阵列的设备在高校实验室中的组件费用都要过万，毫米波的PA成本也非常高。

以近年来活跃在CES展会上的美国无线充电厂商Ossia为例，其发射端产品Cota5年前的价格约在1500美元左右，现在的价格仍需几百美元。

遗憾的是，在小米和MOTO有限的演示中，均未对RF无线充电技术在效率、发射功率以及成本三方面进行有效说明。小米虽然明确了数米范围和5W的充电功率，但也展示了其发射端高功率设备的庞大体积。MOTO虽然强调符合安全范围，但其接收端的功率却未知，双方在这些问题上的讳莫如深，也侧面说明了对于目前射频方式实现对于手机的远距离无线充电，仍有诸多尚待突破的瓶颈。

手机“真隔空充电”十年恐难落地

多年来，国外厂商一直试图通过技术创新去改进RF无线充电存在的问题。

以上文提及的Ossia为例：为了减少发射端的能量损耗以及辐射，采用了144根相控阵天线的波束赋形技术，形成单一的发射通道；为避免长时间处于辐射状态，通过接收端设置信标信号同发射端进行“握手”达成能量传送的启动；能量传送过程通过墙壁反射等方式，绕过人体实现不受阻碍等等……

但无论如何，始终绕不开效率、安全以及由此带来的成本问题。近年来也少有企业能够通过FCC（美国联邦通信委员会）相关电磁辐射安全方面的认证。通过多年努力，Energous、Ossia等企业虽然拿到了FCC的认证，但商用范围仅限于商用和工业（1米范围内提供1瓦电力）。

因此，目前RF无线充电技术在合规前提下，仅会对一些充电功率要求不高，或无人场景中的设备适用（如微型IoT设备、传感器，电子标牌、或助听器等微型医疗设备），并不能够适用于手机。

此外，目前RF无线充电的技术标准属于百花齐放的阶段，目前两大无线充电联盟阵营WPC和Airfuel中，感应式和低频磁共振技术标准属于WPC联盟，高频磁共振和RF无线充电技术标准隶属于Airfuel联盟，且在Airfuel联盟中RF技术标准下只有Energous一家会员企业，Ossia并不在其中。同时，除了射频之外，还有企业在探索红外线、激光等无线电波的无线充电方式，RF无线充电的标准仍有待完善。

近日，小米和MOTO已经向媒体表示，其演示的隔空充电技术仍处于“预研”阶段，这也意味着实现手机的远距离无线充电，推出能够规模商用的设备尚需时日。

上述无线充电行业资深人士坦言，对于“隔空充电”这样的消息，如今已经见怪不怪，此前很多国外初创公司进行的演示很多都是“to VC”的项目，难有下文。

“RF无线充电能够通过证并实现大规模商用可能性不大。小米是尝试，MOTO也是实验室演示，不一定以商用为目标，从理性、科学和可商业化的角度判断，我认为至少在10年以内不会落地。Qi标准虽然有严重的局限性，但符合大规模商用的产品一定是技术和市场妥协的产物，RF无线充电可能技术先进，但是无论是效率、安全、成本、标准短时间看都难以达到商用条件。”该人士告诉集微网。

另一位行业人士给出了相对乐观的预期，他认为，3-5年内针对手机的远距离隔空充电看不到产业化的前景。

该人士强调，与国外一些无线充电方案厂商在推动不同，国内在手机远距离无线充电方面目前看主要由手机厂商在主导。为了塑造差异化的竞争优势，近年来，国内手机厂商纷纷在无线充电领域发力，一方面，在Qi标准下，无线充电不断向大功率挺近，不少厂商已经推出具备50W无线充电技术的手机产品，如小米11，华为Mate40系列等。另一方面，在远距离隔空充电技术上，各家也相继开始了探索，如小米和MOTO展示的RF式，华为在激光充电领域布局，vivo同Energous合作等等。

“如今随着华米OV已经在手机市场成为top级的厂商，也拥有了产业链的话语权。凭借手机厂商的号召力、研发和资金实力，手机无孔化的发展趋势以及远距离隔空充电的想象空间，或许能够有助于推动这一技术实现创新突破。”该人士表示。

高频磁共振：已引入手机端

目前手机的无线充电方案几乎全部采用的是Qi标准的感应式技术，技术最为成熟，上下游产业链配套完善，但也存在灵活性等方面的劣势。

如果说手机远距离无线充电是长期愿景，那么距离在1米左右的高频磁共振式的无线充电可以被视为Qi感应式充电的“进阶版”技术。

高频磁共振技术适合中近距离无线充电，6.78MHz的频率使得收发天线和集成电路的尺寸较小，转化效率较高，充电过程不需要完全对准，具备一定的灵活性，同时能够实现多设备的同时充电，随着技术的发展演进以及标准的完善，高频磁共振技术有望继Qi之后，被引入智能手机中。

成都斯普奥汀科技有限公司（以下简称斯普奥汀）是国内从事高频磁共振无线充电模组厂商，目前正在推进磁共振方式无线充电在手机中的应用。在近日上海举行的MWCS2021上，OPPO发布了X2021卷轴概念机，其采用的隔空充电技术就是来自斯普奥汀的“蕊磁”无线充电方案。

据斯普奥汀副总经理欧阳庆瀚介绍，目前，“蕊磁”技术在充电距离、垂直和水平自由度上有了更大的突破：最远可实现50cm左右的充电距离，加上中继可以达到100cm左右；且通过采用自适应匹配、功率动态调配和磁场多输入多输出技术，可以实现在立体空间内一对多的无线充电，系统能量传输效率最高可达到75%。

对于高频磁共振式无线充电的未来，欧阳庆瀚表示，在大部分场景中，无论是充电效率还是灵活性，磁共振都优于Qi感应式，但目前制约发展的问题一是上下游供应链并不完善，二是目前材料成本较高。

“随着项目量产增多，成本下降是趋势，我们2020年模组成本下降80%，无线充电这种技术产品，一旦有规模起量的作保证并成熟起来，成本是可以控制的，如果能够得到手机端的拉动，高频磁共振模组的成本最终将和QI感应式相同。”欧阳庆瀚说。

手机厂商的态度十分关键，Qi感应式如今在无线充电领域呈现一边倒的态势，关键原因也是得益于苹果在2017年加入其阵营产生的带动，如果有更多手机厂商对于磁共振式无线充电持开放态度，也意味着该技术在手机侧的尽快普及。

欧阳庆瀚表示，对于无线充电技术，更多关注是来自于手机等消费电子领域，但实际上，工业领域也是无线充电技术应用的重要市场。高频磁共振技术可以使得线圈尺寸要比感应式小，而且可以根据产品结构，采用柔性或异型的设计方式，产品内部构造设计灵活性更大，这将特别适用于需求多样，环境复杂的工业场景。

据欧阳庆瀚介绍，从2018年到2020年，在工业产品方面，无论是客户咨询量还是签约项目，每年都呈翻倍的态势。斯普奥汀的工业无线充电解决方案应用领域包括高压传感器、背负式AGV机器人（电商仓储物流用于牵引及快递输送）、工业无人机等。

低频磁共振：工业领域大有可为

如上文所述，由于场景的复杂多样，决定了无线充电技术将以多种形式存在。以手机为代表的消费电子领域是无线充电技术集中应用的领域，而在工业领域，无线充电的未来更加广阔。

上海楚山电子科技有限公司（以下简称楚山创新）是一家主要采用低频磁共振技术，提供中高功率（30W-3000W）无线充电技术解决方案的企业。应用领域包括小家电、机器人/无人机、医疗器械、智能仓储物流，智能出行工具等，客户包括华为和多家小米生态链企业。

2017年，楚山创新成为华为供应商，为5G基站巡检无人机停机坪提供无线充电解决方案。楚山创新CEO郝鹏博士认为，随着新基建、智能制造的持续推进，工业场景的不断增多，低频磁共振技术在中高功率无线充电方面将有广阔空间。

郝鹏透露，楚山创新在最近三个月的时间里已经完成了两轮投资，这反映出行业和资本对中高功率无线充电的看好。按照郝鹏给出的预测，未来3-5年，在国内市场，中高功率的无线充电市场空间大约在100亿元人民币左右。

“目前，我们的产品在系统充电效率上已经有了质的飞跃，个别型号产品能够做到94%，集成度方面有了显著提高，今年将会有大批量的产品问世。”郝鹏表示。

楚山创新不仅做研发，而且高屋建瓴地主导国际标准的制定。郝鹏目前担任WPC联盟针对中高功率的标准组主席，也是WPC联盟中唯一一个来自中国创业公司的主席，郝鹏带领的工作组在去年12月刚刚完成了WPC中高功率无线充电技术国际标准Hi的命名工作。这标识着该国际标准距离正式发布更近了一步。自此，Qi和Hi成为WPC联盟的两大标准，无缝覆盖3000瓦以下的全功率段的市场需求。

在郝鹏看来，场景复杂条件下带来的定制化要求，是无线充电在工业领域的最大挑战。不同行业和场景实际上对于无线充电的要求差别较大，需要产品在可定制功率、距离、效率、尺寸方面有所要求。但达到这四点也仅是实现了功能样机的要求，还须符合WPC国际行业标准以及细分领域的安全规范等要求。

“工业领域约70%的场景是给电池无线充电，还有30%左右属于直接驱动电机等用电设备的无线供电。后者对于供电性能的实时性要求极其苛刻，二者几乎也是完全不同的解决方案。此外，对于中高功率的无线充电，相对于手机端的异物检测，也非常具有挑战性。”郝鹏说。

郝鹏坦言，手机无线充电充虽然量大，但是给到国内企业的机会不多。相较而言，楚山团队在中高功率无线充电技术的研发是2012年国内外同步展开的，楚山创新的技术积累甚至优于国外。

据郝鹏介绍，目前，楚山创新在磁共振算法、异物检测、动态负载检测，以及充电优先级等技术上均处于业内领先水平。通过不断的市场验证，已经成为行业标杆。