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小米隔空充電技術原理揭曉,輻射不超標?

2021-02-01
來源:電子工程專輯

  在無線充電的道路上,小米一直都是激進者,從2020年3月的40瓦、小米10至尊紀念版的50瓦,再到10月的80瓦,短短半年多時間李,小米無線充電功率已經實現翻倍。1月29日上午,小米正式發布了隔空充電技術(MI Air Charge),不用插線,不用底座,可以給智能手機進行遠距離無線充電……

  在當今電池領域還沒有出現革命性的技術之前,為了讓智能手機盡可能的延長續航和提升充電速度,各家手機廠商都削尖了腦袋的專研各種充電技術。從十九世紀末,美籍科學家尼古拉·哥斯拉發明“特斯拉線圈”以來,人類就對隔空取得進行著不斷的嘗試。截至目前,科技實現了無線充電,甚至功率已經做到了80W以上。但真正意義的隔空充電,研發依舊困難重重,沒有進行商用。

  在無線充電的道路上,小米一直都是激進者,從2020年3月的40瓦、小米10至尊紀念版的50瓦,再到10月的80瓦,短短半年多時間李,小米無線充電功率已經實現翻倍。2020年10月,小米正式公布了80瓦無線秒充技術。據小米公布數據顯示,小米80瓦無線秒充,4000mAh電池8分鐘就能充一半,19分鐘就能充滿,已經十分接近市面上最快的有線快充。

  1月29日上午,小米正式發布了隔空充電技術(MI Air Charge),不用插線,不用底座,可以給智能手機進行遠距離無線充電。官方表示,未來還能為音箱、臺燈等小型智能家居產品進行充電。

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  雷軍在微博上表示,這樣技術如科幻電影一般!

  根據小米公司的介紹,隔空充電技術通過小米自研隔空充電樁實現。這是一個長方形的立柜式設備,有點像一臺空氣凈化器。其中內置5個相位干涉天線,用于對手機進行毫秒級空間定位;144個天線構成相位控制陣列,通過波束成形將毫米波定向發射給手機,手機通過微型信標天線接收,就能實現數米半徑內5瓦遠距離充電。

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  在手機端,小米也自研了天線陣列的小型化設計,內建信標天線和接收天線陣列。信標天線通過低功耗方式在空間場內廣播位置信息,14根天線組成的接收天線陣列,將充電樁發射的毫米波信號,通過整流電路轉化為電能。

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  從官方演示來看,這套設備可以覆蓋客廳,甚至讓手機邊玩邊充,也可以多設備同時充電(每臺設備最高功率5瓦),就算放在兜里異物遮擋也沒有問題。

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  官方表示,這一整套系統由小米自研,該公司擁有17項技術專利。目前,小米自研的隔空充電技術可為智能手機、智能手表、手環等穿戴設備隔空充電。未來還能為客廳,包括音箱、臺燈等小型智能家居產品充電,讓這些設備擺脫電源線的束縛。

  目前小米并未宣布該技術的商用時間。

  并不是首發?

  在小米發布這項技術之前,其實有不少手機廠商或多或少“透露”過他們也在做隔空充電。

  2020年4月1日,去年愚人節當天, OPPO手機在自己的官方賬號上發布過隔空充電技術的視頻。雖然說得比較真實,可以在10米的范圍內實現5~10瓦的穩定充電功率,手機在哪里電量就跟著到哪里。但是由于這天是4月1日愚人節,所以OPPO直接把這項很炫酷的技術當成了愚人節的素材,并且視頻后面則強調:“內容純屬虛構,但絕對可以有。”所以在去年,也沒有人相信OPPO真的研發出了這項技術,只是開了個玩笑。

  摩托羅拉(motorola)也展示了自己的隔空充電技術,可以為多臺設備進行充電。1月29日早上8點,實名認證為“聯想中國區手機業務部總經理”的“神奇的勁哥”就發布微博稱:“motorola的隔空充電距離,已經可以做到遠遠大于當前以Qi技術為主的接觸式充電,且實現了可以多臺手機同時充電,擁有更高自由度的同時,還兼具安全性能,是真正意義上的無線充電。大家說,要不要在未來的motorola edge系列里加上這個黑科技呢?”

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  不過與小米技術不同,網友點評摩托羅拉的技術發射器體積較小,需要放置在固定基座上,可實現80-100cm的無線充電。不過,有異物遮擋時充電功能就會被打斷。對此勁哥回應:“產業鏈是開放的,誰也不能在所有的領域所有的時間還贏得所有的同行。另外,我們視頻中手擋住充電器會停止充電,是專門為用戶健康開發的安全設置,是在功率較大的充電器發射端,檢測到人體遮擋時提供的安全保護,這是工程設計的人機保護常識。 ????”

  不過從能量源發布的原理上來說,固定頻率的電波傳輸需要和手機的接收頻率相匹配,從而傳輸電能。隔空傳送電能這項技術的電能損耗效率大概在70%以上,所以5~10瓦的穩定功率是極限了,充電的速度也不會快到哪去。

  輻射真的不超標?

  目前無線充電解決方案主要有Qi磁感應式、低頻磁共振式、高頻磁共振式、無線電波式四種。遠距離充電其實在技術實現上已經不是問題,這種隔空充電技術能達到的距離和時間,主要取決于發射裝置的功率和該無線設備工作的頻率。從小米官方的展示來看,MI Air Charge采用的應屬于無線電波式,充電效率和傳輸功率都較低。 摩托羅拉采用的可能是高頻磁共振式,最遠傳輸距離為1米。

  知乎專家@甜草莓 認為小米在官方宣傳上存在硬傷,比如說“異物遮擋不降低充電效率”,這在技術上是不可能的。一般來說手機放在口袋里,衣物、人的身體就是異物,而且毫米波指向性高,繞射能力弱,如果存在遮擋,必須通過其他墻體等環境“反射電磁波”才能達到終端。如果要增加發射功率克服環境反射帶來的信號衰減,發射功率會不會超過電磁輻射標準是一個問題。

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  截圖自知乎,原帖地址:https://www.zhihu.com/question/441717173

  在隔空充電早期發展的過程中,除了技術難題,還有許多關于該技術的質疑聲都集中在了是否會對人體健康產生影響。直到今天許多人還認為手機、Wi-Fi和基站信號會對產生輻射而影響人類健康,時常有新聞說某個小區居民因為害怕輻射,把基站拆除導致手機無法使用,或是誰家老婆懷孕后在樓道張貼通知,“禁止”所有鄰居使用Wi-Fi等……

  目前科學界尚沒有實際證據證明這些無線電波對人身體是否有害,但人在家庭環境暴露在無線電輻射中,要保證充電速度,一定得加大功率,對身體影響的疑慮不太容易消除。

  輻射分為電離和非電離,毫米波不同于α、γ和β射線,它不會對照射物體產生化學法應,從而也不會使物體產生任何DNA變化。并且目前沒有任何一項實驗數據表明,毫米波的輻射會給人體健康帶來負面影響。

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