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无线充电的标准形成“三分天下”局面
[发布时间]:2020年11月27日 [来源]:半导体行业观察 [点击率]:599
【导读】: 自苹果8上线无线充电以来,无线充这几年虽说没有得到火爆式的发展,但却一直在不断更迭。最新发布的iPhone手机,还有国内品牌如华为、小米等最新发布的手机都有支持无线充电的场景。随着无线充电标准的统...

  自苹果8上线无线充电以来,无线充这几年虽说没有得到火爆式的发展,但却一直在不断更迭。最新发布的iPhone手机,还有国内品牌如华为、小米等最新发布的手机都有支持无线充电的场景。随着无线充电标准的统一、技术的成熟和市场的推广,整个设备通用性和兼容性的问题逐渐一一攻克,无线充电前景非常可期。
  想象一下……一个没有线缆的世界。当你在开车的时候,可能你不需要专门停下车去找充电头或充电线给手机充电,只需要把手机放在无线充电的平台上面,可以随时随地地进行充电;当你在公司工作,在会议期间不需要每天频繁地去做“插”或“拔”这样的动作,也可以对你的手机进行无线充电。在英飞凌科技安全互联系统事业部大中华区市场经理张庆峰看来, 无线充电的发展趋势可能会和前一个阶段——从有线网络到无线网络Wi-Fi的趋势非常类似 ,所以将来无线充电也会非常地植入到我们日常的生活当中,给我们带来一个全新的,没有线缆束缚的无线充电世界。

  群雄割据,三分天下的无线充电标准
  此前无线充电的标准可谓群雄割据,出现了各式各样的标准,这也是影响无线充电快速普及的一大主要因素。张庆峰介绍到,但发展到今天,无线充电的标准基本上形成了“三分天下”的局面:
  第一种:紧密耦合方式,也叫电磁感应。 其代表是WPC Qi标准,工作范围110-205KHz低频的频段。现在几乎所有的消费级手机、平板电脑,其实都是在跟随WPC最新的标准。
  第二种:磁场共振方式。 它的代表是AirFuel(A4WP与PMA整合之后的新联盟),主要针对将来的电动汽车领域,它的充电是通过相同频谱磁场共振的方式进行电力传输,工作在6.78MHz频段。
  第三种:非耦合的(Uncoupled) ,通过一些无线的方式进行电力传输的无线充电,包含射频、超声以及红外等。
  张庆峰还谈到,在前一段时间,NFC组织也推出了专门针对无线充电的NFC无线充电方式,目标主要是可穿戴设备、耳机,所以它的充电效能在1W左右。总体来说,因为大家都看好无线充电将来的发展方向,所以业界将对更多的标准实现更好的规范化,这对于整个行业或者消费者来讲,其实都是一个非常好的方向,这会帮助企业研发更多的技术和更多的产品,去覆盖更多生活场景,给我们带来更多的便利。
  在这三个标准之中,从整个商业化角度来讲,可以说WPC Qi目前是主要标准,也是商业性的领头羊。目前WPC最新的标准是Qi 1.2.4。市面上看到的这些无线充电产品,无论是发射端还是接收端的,都是以这个标准进行开发。Qi主要是针对智能手机和手持设备的无线充电标准。目前主要的手机制造厂商,如苹果、谷歌、华为、三星、索尼、OPPO、VIVO、小米都是WPC组织的成员,他们也是在跟随WPC标准去开发无线充电设备。

  WPC整个标准定义的目标是:
  (1)做到充电器跟无线电源全球兼容性和互通性,保证不同设备的厂家之间可以做到互通。(2)随着快速充电/高功率的无线充电出现,如何去保证设备,尤其是电池的安全,进而去保护用户和消费者的人身安全。这是要考虑进一步增强的目标。
  同时,在Qi的整个市场推广和生态链建设的当中,所有通过了Qi标准认证的产品会拿到一个Qi的LOGO,即只要通过了Qi的认证,并符合Qi相关的规范就可以在产品上标上一个Qi的LOGO。张庆峰指出,对于终端消费者来说,其最直接的好处是:如果我看到这个产品上面有Qi的LOGO,可以放心地、大胆地将手机放在设备上充电,因为这个设备已经符合了Qi相关的安全性、功能性、兼容性检测。
  目前已有超过5000种Qi认证产品,WPC无线充电标准Qi被越来越多地采用。根据Strategy Analytics市场报告,2018年符合Qi标准的设备日出货量超过100万件,2019年这个数字增加到了127万件/天。可以看到,2019年的出货量达到了4.6亿件,其中接收端的设备(手机、平板、Pad)大概有3.38亿件,充电发射器(TX端)大概是1.27亿件。所以,符合Qi标准的设备稳定增长,2019年同比增长27%。尤其在这里要强调的是,在充电发射器(大家所说的无线充电底座)这一块增长幅度会更大一点,同比增长57%。

  无线充电挑战重重,安全成首要任务
  随着无线充电越来越得到客户和市场认可,它也面临了很多新的挑战。首先,从充电功率来说,目前大于5W的快速充电应用日益增多。在最新的一些手机产品里,有支持到27W的,也有支持到40W的。随着充电功率的提高,电流越大,产品损坏或劣质的、没有经过认证的产品会带来很大的安全风险和隐患。
  面对这些风险和挑战,WPC从降低产品和人身风险层面考虑,新标准Qi 1.3应运而生。预计Qi 1.3会在2020年年底正式发布。
  新标准针对无线充电底座的身份鉴权有了非常明确的要求——要求使用CC/EAL4+高级认证硬件(最低要求)对充电设备的充电器进行安全身份验证。支持一个不低于CC EAL4+ 安全认证的硬件安全芯片在充电底座里面。有了这样的一个标准以后,充电接收器可以对无线充电设备进行身份鉴权,判断是否认证产品。
  其实WPC Qi把整个充电功率划分几个等级,有的是需要身份认证的,而有些是没有强制的。首先是Qi BPP,在小于5W的充电产品里,目前WPC最新标准并没有强制要求身份鉴权,但是 建议身份验证 ,其产品中一定要有一个硬件安全芯片支持;但是到了Qi EPP领域,5W-15W的功率范围,它会 强制要求在充电设备端进行安全身份验证 。也就是说,必须要有一个硬件安全芯片在产品里。
  其实WPC也在扩展它的应用场景,计划要把充电功率扩展到60W,这也是必须要 强制身份验证 的,可能到那个时候我们的手机、平板会以这种高等级的功率进行充电。同时它也有一些新的标准,如Ki标准,可能会针对将来的家电产品进行无线充电,也包括了对于电动工具、机器人会有200W充电功率的考虑。
  总结来看, 针对Qi无线充电,所有大于5W的发射端设备都要求有基于硬件安全的身份鉴权。 所以,也正是基于这样一个标准上的要求,英飞凌推出了OPTIGA? Trust Charge无线充电身份鉴权方案。

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