苹果(Apple)推出的iPhone 8、iPhone 8 Plus与iPhone X皆内建无线充电,显示此一功能终将成为智能手机的标准配备。 然而,无线充电的规格与发展方向却没有因此而尘埃落定,仍旧呈现多头马车的情况。 本文将透过实测苹果手机的方式,探讨无线充电未来可能的发展方向,让消费者对无线充电能有更进一步的认识。
Apple在9月13日,终于在大家的期待下,发表了三款新的iPhone,包含iPhone 8、iPhone 8 Plus与iPhone X,而这三款手机,终于内建了无线充电的功能。
但这次Apple内建的无线充电,却也留下了一些问题,并没有因为Apple内建了无线充电之后,而把多年来无线充电的规格与发展方向的竞争,做一个最终的定案。
所以,未来无线充电究竟会怎么发展? 是大家现在关注的问题,本文作者将以自身的角度与方向,评估与分析无线充电接下来的几个可能性,但仅代表个人的立场与判断,到底最后会是如何,就留给读者确认。
iPhone 8 Plus无线充电实测心得
本文作者以iPhone 8 Plus进行实测,以下针对这次实测的结果,以及这次Apple的发表会上所说明的内容,整理出几个测试心得。
更容易对位的设计
以往,一般用户在利用无线充电来对手机进行充电时,最常遇到就是对位的问题,因为WPC的架构,线圈对位的要求较高,所以过去用户较难在第一次使用无线充电就能够顺利对位充电。 这次Apple在这个用户体验上,的确是有增进与改善;Apple内建的接收器线圈,无线充电反应速度也比以往来的快,所以用户的确是比较能够方便使用。
qi规格支持的确认
这几年来,在市场上有很多不同的传闻,说Apple会在新一代的手机支持像远距离无线充电、Wi-Fi无线充电等规格,使得无线充电的功能可以真正做到无线又方便使用。
因此这次Apple内建qi的无线充电规格,代表到目前为止qi是个较容易量产与安规问题比较少的无线充电规格,其他技术包含Wi-Fi无线充电、AirFuel等,在某一方面可能都还存在一些问题。
不过,如果说qi就此统一无线充电标准,也还太早,因为这次Apple虽然在iPhone内建无线充电的功能,但Apple并没有生产qi规格的无线充电发射器产品, 支持这些iPhone产品的无线充电板是由Belkin或mophie生产的。
qi架构下的特殊通讯协议
过去三星(Samsung)在标准5W的规格下,与一般qi的产品是兼容的。 不过,三星有设计一个特殊的通讯方式,让三星的手机可以识别发射器,只有支持这个特殊通讯方式发射器,三星的手机才会启动快速闪充,手机的充电规格就会支持到7.5W或10W。
这次Apple的设计,可能也有类似的做法,目前belkin与mophie都已经在市场上贩卖可以针对Apple手机,支持7.5W的产品(图1),但目前实际的测试还是只有5W的充电行为。
图1 Belkin贩卖的无线充电发射器,宣称可让新一代iPhone进行7.5W的无线充电。
目前看起来,Apple可以透过ios更新的方式,把手机内的接收器功率与通讯内容改变,这样一来,往后就可以在belkin与mophie的发射器上实现7.5W充电速度。
目前无线充电市场,发射器的质量是参差不齐,所以无法确定消费者会使用什么样的发射器对手机进行无线充电,也因此手机大厂必须至少要能在自家的发射器上,对手机进行某个方式的保护;也就是只能在自家的发射器上, 才能够支持大于5W的充电方式,不然在手机进行大于5W的充电时,接收器是有机会坏掉的。
同时,因为无线充电的技术规格,能量传输的工作频率都是很接近线圈的共振频率,所以接收器在某一些状况下,例如手机突然因为屏幕从亮到暗的瞬间,所需功率瞬间变小,但此时发射器所提供的功率还没改变状况,在接收器所需功率变小的状况下 ,接收器的电压会升高。
另外,由于工作频率接近共振,所接收器电压升高的幅度会比较大,造成接收器的电压有机会超过接收器IC或充电器IC所能够承受的电压,而导致接收器IC或充电器IC损毁。
也因此,看起来明年的手机,有很高的可能性,也会像三星或Apple一样,为了保护自家的手机,有自己特殊的通讯行为,支持自家的周边产品,这样的状况,对整个无线充电的生态圈来说,不是一个好的状况。
手机充电标准不一 公共环境无线充电建置有难度
过去在有线充电的行为里,只有5V/1A或5V/2A的规格是大家彼此都兼容的,除此以外更高功率的充电方式,其实从来没有统一过标准,例如高通有QC、联发科有Pump Express、OPPO有VOOC闪充、华为有Super Charge,而USB则有PD充电。
在有线快充的使用情境下,充电器都不大,所以消费者可以方便携带出门,当需要充电时可以进行快充,但是在无线充电的使用情境下,发射器产品的体积都不小,都不是一个消费者方便携带出门的装置,所以会需要公共环境的配合。 当手机内建无线充电的功能时,消费者接下来就会考虑哪里有方便充电的环境。 不过,目前看起来,因为手机使用行为与通讯方式特殊,会造成公共环境支持无线充电的困难。
AirPower规格仍不确定
其实Apple接下来在2018年真正量产的无线充电产品是AirPower。 在这次的发表会上,Phil现场针对AirPower介绍的原文是「This is not possible with current standards, but our team knows how to do this. We call it AirPower。 」
换言之,AirPower在Apple发表会上所展示的规格,代表装置彼此的讯息是可以互相通讯的,而且可以至少对三个装置同时充电,分别是手机、第三代Apple Watch,以及新的蓝牙耳机, 可以实现一个发射器同时充三个接收器装置。
然而,Apple并没有说明相关的细节内容。 例如是否也同时充三只手机? AirPower是否是新一代的qi标准? 或者是AirPower与新的qi标准是否可以兼容,以及AirPower所支持的功率? 这些问题大概要等到明年AirPower真正量产,才能够知道所有的答案。
无线充电速度过慢仍无法满足消费者
这次Apple内建无线充电的规格,比较令人失望的,是充电速度与功率的规格。 目前针对5W的充电速度实在太慢,换言之,现今无线充电基本上没办法做到让消费者边使用手机边充电。
在2012~2014,其实除了Apple以外,曾经有非常多的手机内建过5W的无线充电(图2),但因为充电速度太慢,而使得手机厂纷纷取消内建无线充电的计划,只剩三星。 但实际上三星是第一个把手机内建的无线充电功率,提升到7.5W~10W的厂商,至少让消费者使用无线充电时有感觉到便利性。
图2 曾经设计过无线充电功能的手机。
所以,依据过去的证明,如果无线充电的速度只有5W,一般的消费者说不定直接使用有线的充电,还比无线充电有更多的方便性。
手机保护壳会影响无线充电使用体验
在手机内建无线充电之后,手机会使用类似玻璃或陶瓷的材质,但这样的材质容易在撞击到更硬的材质或摔落到地面时,造成背盖破裂或损毁的状况,所以一般的消费者常常会购买保护壳来保护手机。
其实以前的功能型手机,设计的概念都很强壮,所以落摔或撞击之后,手机是有可能没有问题,甚至当时Nokia的手机,都还曾听过有消费者不小心从几层楼的高度掉下来之后,手机仍可以持续使用。
保护壳的产业,其实就是从iPhone 4开始兴起,当时因为iPhone 4的屏幕与背盖都是玻璃,消费者为了怕摔坏手机,所以才购买保护壳来保护手机。 现在的Samsung S8或Note8,Apple的iPhone 8、iPhone 8 plus及未来的iPhone X,因为以上所说的问题,使用保护壳的可能性也因而增加。
但是WPC架构的无线充电,发射器与接收器的距离是有限制的。 所以,目前有一些案例发现,当消费者把手机装上保护壳之后,无法进行无线充电。
因此有厂商就会告诉消费者,在进行无线充电必须把保护壳拆掉(图3),这样对消费者而言,使用体验并不好,持续使用无线充电的需求就会降低,干脆使用原来的有线充电。
图3 使用无线充电必须脱掉保护壳。
满足消费者需求 无线充电须朝快充/公共环境布建发展
以上便是iPhone 8 Plus的无线充电测试心得。 当Apple开始内建无线充电规格之后,可以看到未来会有各种产品开始内建无线充电的功能,而接下来文章将会探讨消费者需要的几个规格与方向。
公共环境无线充电布建逐步启动
hTC的A+计划(图4),就是预测手机未来若是内建无线充电,需要公共环境的配合与布建,而这个计划已经开始在一些公共环境、政府机关、咖啡厅、医美诊,以及便利商店等地方,进行相关的布建。
图4 无线充电布建计划之一,hTC的A+计划,公共布建商百搭科技。
但不只hTC的计划,其实包含***的宇逸科技、英国的Air-charge、美国的Chargifi、Powermat、加拿大的Chargespot,都是无线充电公共布建的厂商,所以可以期待在不久的将来, 能在更多的地方让消费者方便使用无线充电。
无线充电具备快充功能才能满足消费者需求
其实无线充电必须充电速度够快,可以让消费者利用琐碎的时间,把手机充饱电,让消费者不需要再利用有线充电进行充电,才是无线充电取代有线充电真正的机会点。
笔者现在就常常利用无线充电,在一天中的琐碎时间,例如回复邮件、开会、查询数据,甚至边开车就能边充电,所以回到家之后,已经不太需要再对手机充电了,也因此几乎很少使用到有线充电。
此外,无线充电装置,还必须让消费者:
. 可使用保护壳充电,发射器与接收器的距离可以更远。
. 可以有较大范围的无线充电区域,把无线充电对位的问题降到最低。
. 支持各家不同手机的无线充电规格与特殊通讯协议。
. 统一的无线充电规格,能从小功率到大功率的无线充电发射器,都能让手机进行无线充电。
e-SIM普及有利于无线充电发展
笔者曾经在之前的文章有提到过,因为物联网的架构,手机有可能变成物联网的控制中心,进而能够利用语音的方式,控制智能家庭内的所有装置;也因此,未来的智能型手机须要加强防水的功能。 目前的智能型手机主要有四个破孔,包含喇叭、麦克风、SIM Card,以及手机传输数据与充电的接口。
然而,随着e-SIM的普及,未来的SIM Card是可以取消的。 例如Google的Pixel 2手机虽然还是保留实体的SIM Card,但已经开始提供e-SIM的使用方式,也有越来越多的装置开始采用e-SIM,像iPad Pro、Apple Watch Series 3、Samsung Gear S2等装置。
综上所述,可以看出将来随着无线传输速度的加速,无线充电功率的提高,未来手机没有实体SIM Card与充电孔的机会大大提升,到时候消费者就再也不须要担心在厨房、浴室跟其他的潮湿环境下,使用电子产品会有损坏的问题。 如果能够达到以上的规格,相信无线充电世界的实现,将是指日可待。
(本文作者为智能能源协理)
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