使用智慧型手機最惱人的就是電力問題,因此手機大廠紛紛推出可支援無線充電的手機及相關智慧行動裝置,不過光有可無線充電的智慧手機是不夠的,仍要有無線充電環境,彼此相輔相成,也才有機會拓展無線充電市場。
今年3月底IHS Technology無線電力市場研究經理David Green表示,2015年看來是無線電源技術突破的1年。該技術已開發多年,但這幾年市場一直不慍不火,成長率不高,然而市場仍一直保持高度期待。
其實消費者對無線充電持負面看法的意見一直存在,應該認真看待這些意見,然後仔細分析他們對市場的影響。這些負面的意見大概可以歸納成以下三項:
首先我們先檢視一下無線充電的價值,看看是不是只取代一條充電線,如果答案是肯定,當然無線充電就沒有太高的價值。其實這個技術最大的價值在於給「隨時隨處可充電」的環境提供一個重要的基礎。
無線充電備受期待
消費者以後也會期待處處可以充電,就像大家今天會期待到處都有無線區域網路(Wi-Fi)一樣,也就是說消費者到咖啡館、機場、飯店、餐館、酒吧及家裡和車上會期待很容易找到充電板讓手機充電。
處處可以充電的一個先決條件是需要業界標準規格的制定,因為充電板及被充電的手機不會是同一個廠商設計製造的。眾所周知現在有三個互相競爭及合作的規格,許多人認為這種競爭的態勢阻礙市場的發展,筆者認為業界會找到出路的,也許最終有一個標準會勝出,或者有人會開發雙模,甚至多模的充電板/接收器支援各式各樣的規格跟終端產品。聯發科已開發出支持三模(Qi、PMA、A4WP)的無線充電收發晶片;三星(Samsung)最新的智慧型手機Galaxy S6,支持雙模(Qi、PMA)。相信今後會有各式各樣多模充電產品出現。
另外,快速充電技術的推動與普及也會幫助無線充電的成長,試想你在星巴克喝一杯咖啡,30分鐘的時間,如果你的手機可以充到70?80%,是否對你很有吸引力?所以無線充電加上快速充電如果無所不在的話,對經常在外的人是非常有吸引力的。現在,高通和聯發科都在開發各自的快速充電技術,而且已經加入該公司的手機晶片組中,以這兩家公司在高端手機的占有率,快速充電技術普及的速度會非常快。無線充電聯盟(WPC)中功率的規格呼之欲出,最高功率可以到15瓦(W),屆時快速充電技術會很快的被整合到無線充電產品當中。
一個充電系統的效率可以分成兩個部分:待機功耗及充電效率。大家在討論無線充電系統時只專注在充電效率而忽略待機功耗,其實一個充電系統80%以上的時間是在待機狀態,而且大部分的充電器都是一直插電的,所以待機功耗是不可忽視的,可以利用充電板的微處理器,在不須充電時更有效的節省待機功耗,WPC宣稱有些無線充電的待機功耗可以低到100微瓦(μW),這是許多充電器無法做到的。
相較於有線充電,無線充電較有物理限制,線圈感應效率當然無法與電線相比,Qi的磁感應系統可達到70?75%效率,可說差強人意。但是,Qi的通訊協議支持Closed Loop Power Control,當手機對功率的需求降低時,充電板送出的功率會隨著降低。另外,無線充電接收端未來將與電池充電晶片整合,整體充電效率可增加10%以上。
至於「位置對準」,是一個用戶體驗的問題,每個人感受可能不同,另外,許多大廠在推廣產品時應注意到使用方便性,目前位置對準還不是一個大問題。
無線充電的技術種類很多,包括電磁、電場、超聲波及無線電波,不過這裡只專注電磁的技術,許多人都知道電磁技術包括磁感應及磁共振,而且對後者青睞有加,其實兩者都使用電感-電容的諧振電路,差別在於傳輸電力信號的頻率是否在諧振頻率上。
磁共振技術後勢可期
磁共振系統的電力信號頻率,以及所有發射與接收諧振電路的中心頻率都在同一點上,功率傳輸的效果較強,發射及接收間有些距離還是可以傳輸功率,可是系統也較不穩定,需要較好控制,以防止系統振盪。
磁共振還沒有成熟的產品上市,原因包括成本及複雜的應用場景,眾所週知,磁共振系統的優勢在長距離及一對多充電。一對多充電的使用環境可能很複雜,比方說不同的終端產品的電池容量可能差異很大,對充電功率的要求自然就很不相同。其次,電池狀態也可能大不相同,快充飽的電池和幾乎用盡的電池可能在同一充電板上,且互相影響而造成整體充電效率急劇下降,這些問題終會得到解決,只是時間的問題。
無線充電應用商機龐大
只要用到充電電池的設備都是無線充電應用對象,可以專注在行動設備產品的應用而不考慮像給汽車電池充電應用。當我們想到行動設備產品時,最先想到是智慧型手機,最近由於穿戴式產品的熱度,智慧手表,手環及眼鏡也成無線充電重要的應用,許多人也認為無線充電技術可以支援較大功率時,平板電腦及筆記型電腦也會是無線充電應用的物件。
其次,無線充電的使用場合也比傳統充電座豐富許多。首先,以後一個無線充電板,可以同時對多個不同形式的行動設備充電而不需要各別的充電座。充電板還可以與家具結合,晚上睡覺前就不須要找插座給手機充電。另外,在車上裝無線充電,就不須要開車當中找充電線給手機充電,只要往充電座上一放即可,方便又安全。
其實,無線充電的應用遠不止於此,已有相關業者開發一些非常不同的產品:智能水杯、電子香煙、迷你機器人、水下運動相機、藍牙音箱等,相信還有更多不同的產品會被開發出來,唯一的限制只是人的想像力。
當然,在今天,智慧型手機的量是其他產品無法比較。無線充電產業的成功與否一大部分還是取決於智慧型手機對無線充電的接受性,我認為穿戴式產品在不久將來有機會給無線充電帶來巨大機會。以智慧型手機來說,2014年開始手機的螢幕越來越大,和平板越來越難區分,iPhone 6的成功證實消費者是喜歡大螢幕的,這對電池是一大負擔,知名的手機廠做好電源管理,電池不用增加太大,其他手機廠則用超大型電池,無論如何,手機續航力問題一直無法解決,對經常用手機上網的人,隨時隨地可以充電就非常必要。
電信/品牌商一窩瘋
一個新型產品的成功需要一些外在因素支撐,首先消費類產品需要業界標準規格的制定,其次需要知名廠商的積極參與。
在北美,兩大電信營運商AT&T和Verizon已推動多年,各自推動不同規格,要求手機供應商提供帶有無線充電的手機,以及推動公共場合無線充電站的設立。他們最大的願望應該是讓終端客戶能夠不斷的使用手機上網而毋須擔心手機電池是否有足夠的電力,所以,足夠的公共場合無線充電站及所有手機都有無線充電功能對他們是非常必要的。
至於手機廠的狀況,WPC號稱已有70多款手機支持Qi的規格。今年三月在西班牙巴塞隆那,三星電子宣布旗艦型手機Galaxy S6支持無線充電,這是三星第一款手機支援標準配備無線充電,以前的機型都是做在背蓋,而且是選配的。Galaxy S6對無線充電市場的影響是巨大的,因為這一支手機給無線充電帶來的量就有可能超過2014年的總量。這支手機還同時支持Qi及電力事業聯盟(PMA)兩種規格,可以同時滿足AT&T和Verizon的需求。
蘋果日前正式開始銷售支持無線充電的智慧型手表,讓人意外的是,該產品的無線充電與Qi標準相容而非蘋果自有的技術,這對無線充電及穿戴式產業是一劑有力的強心針,它給無線充電帶來的量也是非常驚人。另外,北歐家具大廠Ikea也在3月初宣布配備無線充電的家具,包括檯燈及桌子,這表示無線充電已開始滲入非傳統充電市場的領域。
無線充電市場成長帶勁
這些國際大廠紛紛發布支持無線充電的新產品,表明2015年將是無線充電市場快速發展的第一年。今年3月底,IHS宣稱2015年全球無線充電發射及接收器的營收將超過17億美金,而總出貨量則將自2014年的五千五百萬台,成長自2024年的二十億台,躍增約四十倍。該機構進一步指出,2015年光是手機的接收器就會超過一億兩千萬顆,其中有很大一部分是三星的Galaxy S6和S6 Edge,另外,因為蘋果手表的關係,可穿戴產品的無線充電接收器會超過兩千萬台。
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圖1 2015~2018年的無線充電市場將成長非常快速,但之後卻有緩和趨勢。 |
圖1可見2015、2018年的成長非常快速,2018年後成長趨緩。有趣的是,發射器的營收大於接收器,這可能是前者單價較高或量較大,抑或兩者皆是。筆者認為發射器會有一個很好的市場,與傳統充電器非常不同,因為無線充電場合非常多樣,如與家具整合,公共場所的充電站等。
2015年無疑是無線充電市場快速成長的元年,除了提供一個快速成長的市場,它還給產品開發者一個發揮創意的機會。
(本文作者為上海新捷電子總經理)