【原创】无线充电标准之争：Qi vs Rezence

如今每个人都会拥有手机、笔记本电脑、平板电脑和智能手表等，使用过程都会造成电力的下降，随着都可能需要充电。根据Radicati移动数据报告显示2015年市场上有超过90亿台移动设备，当然关于无线充电标准的竞争也越来越明显，我们之前经历过很多类似的标准之争，比如VHS vs Beta、USB vs Firewire、最近的HD DVD vs 蓝光光盘（Blu-ray Disc）。这些背后是数十亿美元的市场，Qi（发音“chee”）和Rezence（发音“REH-zence”）之间无线充电标准的竞争同样是在争夺市场份额。这些技术怎么比较，哪些将成为行业标注？

图1：Qi标准的无线充电系统（来源：TI）

强耦合感应充电类似于变压器主绕组和二次绕组之间的转换，主绕组通过一定的电流就会在周围区域内激发一定的磁场，称为毕奥-萨伐尔定律（Biot-Savart Law）：

从上面的公式可以看出r表示的是距离，磁通量（dB）会随着距离的减小而增大，感应充电需要两个类似大小、方向相同保持近距离（5mm以内）的平面线圈来实现电力传输，尽管感应充电受限于一对一的关系（类似发射器对应接收器），但是这是一种非常简单且高效的无线充电模式。

弱耦合磁谐振方式尽管能量效率低，但是降低了感应充电近距离的要求。尼古拉特斯拉曾经做过一个著名的实验，就是利用地球电离层的电磁场（EMF）来尝试分配能量。类似地，磁谐振（非电磁场）依赖于磁场，但是允许主线圈和二级线圈有更少重合的磁场区域，这就相当于提升了系统的空间自由度，线圈的形状和大小也可以不同，允许多个设备通过一个“电源”充电，建立一对多的关系。

谐振是振荡系统的特性，它使得另一个系统在指定的频率上以更大的振幅振荡。比如你有两个音叉，它们都响应同一频率，因为其中一个音叉另外一个音叉会因为谐振而产生振动。同样的现象也存在与电子系统中，通过电阻、电感和电容（RLC）电路来实现，这种模型的效率通过Q因子来表示：

虽然Q因子与距离无关，但是要在更大的范围内传播就需要更大的能量，这也是共振系统比感应充电系统效率低的原因。

2009年Qi推出了无线低功率规范，并且得到了无线电力联盟（WPC）的支持，WPC是由200多家科技公司、智能手机制造商和半导体供应商组成的组织。该技术经过测试需要依赖强电感耦合，在短距离大于5mm以内能够提供5W的充电功率，Qi还设计有一个专用的通信协议，允许设备定义所需的充电量。这对于小型设备如手机、MP3播放器和便携式蓝牙音箱等非常适合，Qi标准已经被多家OEM厂商采用，如三星Galaxy和诺基亚Lumia系列智能手机。自从推出以来市场上已经有超过800中Qi授权的产品了，未来对于中大型购率15W到1KW的设备来讲Qi仍然是一个具有吸引力的解决方案。

图2：Qi无线充电标准兼容RX/TX机制

Rezence实现无线充电采用的是磁共振技术，能够提供50W的功率，得到了AW4P（无线电力联盟，2015年6月1日与PMA组织合并）的支持，目前有超过250家公司采用该技术，半导体剧透Intel也是用该技术，以上两种无线充电方法的主要区别在于感应线圈的设计。

Rezence实现的是松散耦合的磁共振，这使得充电设备放置位置更加自由，比如尽管在设备与充电垫子之间有一本书仍然能够实现完全充电，这无疑增加了灵活性，但是降低了充电效率大约为45%，而Qi标准的充电效率为65%，而且Rezence需要设备具备蓝牙支持实现通信，蓝牙在大多数移动设备上都很常见，尽管现在Qi标准的设备都是紧密耦合的，但是Qi标准也有一定的灵活性，支持磁共振和感应两种方式，而Rezence仍然是严格意义上的磁共振和松散耦合。

图3：无线电力联盟（A4WP）硬件兼容的Rezence无线充电标准：松散耦合和无线数据通信

技术本身并不存在赢家，比如我们回想蓝光与HD DVD之间的竞争，蓝光最终取得胜利是因为它使用的硬件更容易获取，蓝光产品占据了零售和分销渠道，微软曾试图在Xbox 360上提供HD DVD附加功能，但是用户购买额外硬件的情绪并不强烈。然而与蓝光光盘和HD DVD之间的严格划分不同的是支持Qi和Rezence的公司并没有在标准上有明确的立场，Qi和Rezence背后存在共同的支持者，这表明各大厂商还没有达到一个临界点来确定长期选择支持哪种技术，IC生产厂家如TI何IDT等都想占据最大的市场份额，OEM供应商如三星、东芝和联想想的是避免自己技术过时，他们的目标是尽可能长时间保持与未来无线充电平台的兼容性，无论是IC制造商还是OEM厂商都不可能脱离最新的技术。

毫无疑问，Qi标准在手机和其它无线电子产品市场中占有领先地位，一些产品如谷歌Nexus 6和三星Galaxy S6都位列榜首，尽管如此，无线充电的使用率还是很低，根据HIS消费者无线充电使用意识报告显示只有20%的手机用户采用无线充电，然而在2015年美国的消费者关于无线充电的了解和意识提高了一倍多，达到了76%，更重要的是，该报告还指出可穿戴设备的无线充电市场将从2015年的4亿美元增长到2019年的11亿美元。可穿戴设备的采用可能会给Qi带来非常大的优势，在公开场合苹果公司一直在Qi和Rezence之间处于被动状态，尽管如此，Apple Watch虽然不是Qi授权的产品，但是兼容Qi的标准，并导致可穿戴市场占总营收的70%以上，在这种主导形势的情况下，其他制造商可能也会仿效之前的技术，比如触摸屏和指纹识别等。

Rezence和A4WP规范是最新推出的，制造商还没有发布采用该技术的产品，尽管Qi主导者现在的无线充电产品，但是大众认为Rezence可能会很快改变这一点。可以选择在星巴克、咖啡厅或者茶馆、麦当劳安防Rezence充电设施，更重要的是Intel正在推动下一代笔记本电脑，Intel Atom平板电脑，键盘，鼠标和其它PC外围设备采用Rezence无线充电标准，因为Intel会严重影响OEM厂商如戴尔、惠普和联想等公司的营销和广告业务，因此我们很有可能会看到Rezence无线充电的快速崛起。

医疗设备和汽车技术市场强调的是规避风险，注重的是可靠性，不太可能标准化技术，直到一种技术成为主导。然而如果一个标准成为某个行业准侧，那么在未来很多年里，它们肯定会不断巩固在市场上的地位。

最终无线充电标准之争主要归结于一下三个因素：

1. 充电时间
2. 易于操作
3. 实用性

消费者只关注它们的设备能否正常的使用，他们并不关心是如何实现的，此外为了让无线充电更加的普遍，Qi和Rezence将不得不推动设备制造商将无线充电捆绑为标准配件，而不需要用户额外购买。充电器还需要额外的应用程序、手动配对，传统的充电方式会越来越不受欢迎，集成无缝无线充电功能的设备将更加普遍，很多人已经清楚墙上充电器糟糕的用户体验，错综复杂的接口和电线。Qi已经展示了使用方便的解决方案，在很多设备中都已采用，而Rezence标准能够提供更快的充电速度。在未来，这两种技术的胜利将依赖于像Intel和苹果这样的科技公司的影响力以及将无线充电方案广泛的集成到它们的产品中。

关于作者：

Noah Imam是一名软件工程顾问，在设计移动软件、Linux、嵌入式内核开发和ARM架构方面有着丰富的经验和专业知识。他获得了德克萨斯州奥斯汀分校电子和计算机工程专业学士学位。Intelleaf是一家总部位于奥斯汀的高科技企业，涉及B2B产品管理和自定义软件开发咨询服务，解决了在开发、涉及和新产品推广过程中所面临的业务、战略、客户和财务等关键方面的挑战。

该发布文章为独家原创文章，转载请注明来源。对于未经许可的复制和不符合要求的转载我们将保留依法追究法律责任的权利。