前言
近年來,無線快充技術發展迅猛,越來越多的手機及數碼設備都開始支持無線快充。對于普通消費者而言,這項技術,讓充電拜托了線材束縛,讓充電場景變得簡潔而安全。極大提升了充電的用戶體驗。所以,無線快充技術備受青睐一點也不意外,然而與有線充電技術一樣,無線快充技術雖然看着更炫酷,更有科技感,一樣有它自己的充電規範。
無線快充的充電規範,目前有很多種,其中有一類規範是名叫 WPC 的組織制定的,這項規範想必你越有所耳聞了,它就是風頭正盛的Qi(第四聲)協議。下面就由充電頭網帶大家揭開Qi不怎麽神秘的面紗。
認識Qi
要了解無線快充協議Qi,我們需要先認識制定Qi的組織—— WPC。
WPC 簡介
WPC 全稱 Wireless Power Consortium,中文名爲 " 無線充電聯盟 ",創建于 2008 年 12 月 17 日,是全球首個推動無線充電技術的标準化組織。截止到 2023 年 5 月 WPC 共有會員 315 家,聯盟成員本着一個共同的目标展開合作:實現所有無線充電器和無線電源在世界範圍的全面兼容。爲此他們制定了無線快充技術的諸多規範。
制定标準
随着無線充電技術不斷演變進化,其應用範圍已由消費類手持設備拓展到衆多新領域,如筆記本電腦、平闆電腦、無人機、機器人、車聯網以及智能無線廚房。WPC 針對多種多樣的無線充電應用制定并維護了一系列标準,其中包括:
Qi 标準,面向智能手機和其他便攜移動設備。
Ki 無線廚房标準,面向廚房電器,可支持最高 2200W 的充電功率。
輕型電動車 ( LEV ) 标準,更加快速、安全、智能和方便地在家中和旅途中爲電動自行車和滑闆車等輕型電動車進行無線充電。
工業無線充電标準,用于安全便捷的無線電力傳輸,爲機器人、AGV、無人機和其他工業自動化機械充電。
市場上現在有 9000 多種通過 Qi 認證的無線充電産品。WPC 通過其遍布全球的獨立授權測試實驗室來檢驗産品的安全、互操作和适用性。
會員類型
WPC 根據會員繳納的年會費,将會員劃分爲四大類型,不同類型享受不同的服務和權限,以下是會員詳情:
1、小企業會員( ( Small business member):對于年收入不足 1 千萬美元的企業,隻需繳納年費 5000 美元,但在産品庫中每注冊一個産品需繳納 2500 美元費用,首個産品可免費進行注冊。
2、準會員(Associate Member):每年繳納年費 15000 美元,可獲得 Qi 商标許可權,可參與 Qi 産品互操作性測試,通過對規範草案進行評價來影響草案制定,免費在産品注冊數據庫中注冊産品,且無數量限制,但是無權參加技術會議。
3、正式會員(Full Member):每年繳納年費 20000 美元,可參加所有工作組和特别工作隊的會議,可訂閱所有郵件,免費在産品注冊數據庫中注冊産品,且無數量限制。
4、超級會員(Regular Member):每年繳納年費 25000 美元,可組織活動和參加會議,可擔任工作組主席,在 WPC 工作指導小組有表決權,免費在産品注冊數據庫中注冊産品,且無數量限制。
會員數量
截至 2023 年 7 月 5 日,全球共有 328 家企業成爲WPC 無線充電聯盟會員,這些企業涉及涉及全球 23 個國家與地區。
制成餅狀圖發現,來自中國的WPC 無線充電聯盟會員企業占比達到了 49%,接近一半;來自美國的WPC 無線充電聯盟會員企業占比第二,達到了 22%;日本WPC 無線充電聯盟會員企業占比 6%,德國和韓國的WPC 無線充電聯盟會員企業各占比 5%;其他國家與地區 WPC 無線充電聯盟會員企業合計占比 13%。整體占比與 5 月占比相同。
WPC 無線充電聯盟會員等級占比餅狀圖顯示,Adopter member(普通會員)占比最高,達到 41%;Associate-Inc(聯合會員)占比第二,達到 24%,相比上月,增加了 1% 的占比;Regular member(正式會員)占比第三,達到 21%;OEM/ODM Supplier(OEM/ODM 供應商會員)占比緊随其後,占比爲 14%,比上月占比降低 1%。
Qi 簡介
Qi 協議作爲 WPC 面向智能手機和其他便攜移動設備的技術,是目前主流的無線快充技術之一,之所以是 " 之一 " 是因爲目前還存在其他的快充協議,我們後續專門開個專欄講解。Qi 協議現存的 Qi 協議包括 Qi 1.2.4、Qi 1.3.3。值得一體的是 Qi 2.0 即将發布。
Qi 是一個開放的通用标準,可與任何 Qi 設備配合使用,所以消費者無需使用單獨的充電器、電纜和适配器,可以在家庭、辦公室,車站、酒店等各個場所安全輕松的進行無線充電。使用 Qi 技術的産品必須經過嚴格測試,以确保安全性、互操作性和能源效率。隻有通過這些獨立實驗室測試的産品才能使用 Qi 标志,并被視爲 Qi 認證。目前正在廣泛使用的 Qi 1.3.3 協議可支持最高充電功率爲 15W。
Qi 發展曆史
充電協議總是會在技術的發展中叠代和更新,作爲無線充電标準的 Qi 協議也是一樣,自 2010 年 10 月發布 Qi 1.0,到如今 2023 年,即将發布的 Qi 2.0。Qi 協議相繼發布了 Qi 1.2.4、Qi 1.3.3 發布了 3 代。
Qi 認證流程
Qi 是全球首個無線充電聯盟(Wireless Power Consortium,簡稱 WPC)推出的無線充電标準,具備便捷性和通用性兩大特征。Qi 是一個通用标準,使用 Qi 技術的産品必須經過嚴格測試,以确保安全性,互兼容性和能源效率。隻有通過認證的産品才可以使用 Qi 标志。不同品牌的産品,隻要有 Qi 的标識,都可以實現 Qi 無線充電。目前 Qi 認證的官方機構爲 " 弘标認證 ",以下爲 Qi 協議的弘标認證流程。
目前 Qi 協議的弘标認證範圍爲 V 1.2.4 BPP EPP PPDE 和 V 1.3.3 BPP EPP PPDE。相信大家對于 BPP 以及 EPP 的概念十分疑惑,其實 BPP、EPP 指的是線圈的類型,因爲無線充電的關鍵部件是電磁線圈,依靠電磁線圈做磁和電的轉換。具體的技術原理這裏不做探讨了,大家明白 BPP 和 EPP 是 Qi 協議不同技術規範下的線圈類型就行。常用的幾種線圈類型如下:
單線圈:A11,A11a,MP-A2
多線圈:A28,MP-A
那麽,Qi-BPP 認證和 Qi-EPP 認證究竟是什麽内容,有什麽區别呢?
Qi-BPP 認證
首先,Qi 協議規定,産品支持 5W 以下功率,使用 BPP 線圈,必須過 BPP 認證。常見的 BPP 線圈就有上面提到的 A11,A28,那麽使用這類線圈的無線充産品,就需要做 Qi-BPP 認證。
Qi-EPP 認證
與 Qi-BPP 認證同理,産品支持 5W 以上功率,使用 EPP 線圈(如:MP-A2,MP-A9),必須過 EPP 認證。
Qi 産品認證數量
我們統計了 2023 年這 1~6 月這半年以來,Qi 單月通過認證的産品數量。其中 6 月認證産品最多,達到了 100 款,以下爲詳情:
回顧以往的通過數量,1-6 月呈增長趨勢,4 月份有所衰減,5 月份持續上升,并在 6 月份達到最高峰值。
Qi2升級後,使用了全新 Qi Logo。最主要在于加入 MPP(Magnetic Power Profile 磁功率分部)協議,将 MPP 納入爲Qi2下的一個技術分支。另外,所有認證規格都必須集成鑒權驗證。對制造商而言,無需再遵守 " 發射線圈參考類型 "。在此之前,WPC 有一個參考線圈庫,制造商需要選擇其中的線圈。不僅如此,在認證過程中無需報告 PTx 線圈參考類型,給制造商帶來了一個很大的便捷度,提高了産品設計的自由空間。
Qi2技術更新
目前Qi2涵蓋的技術(PTx ) 包括兩個技術爲 EPP 和 MPP,不再單獨包含 BPP。EPP 和 MPP 都需要進行身份認證,相同于 Qi1.3.3 的初衷,WPC 想要進一步的推動快充終端率的普及,但是 Qi1.3.3 并沒有完成這個使命,所以現在将使命傳遞到了 Qi2.0 的協議上。Qi2.0 爲進一步普及中高功率充電,不再包含單獨的 BPP 充電協議,但可以向下兼容 BPP 協議。
剛剛有提到,Qi2 的技術更新最主要在于加入了 MPP 協議,之前有給大家科普了 Qi-BPP 認證和 Qi-EPP 認證。那麽 Qi-MPP 認證又是什麽呢?
Qi2 鑒權認證
在 Qi 2.0 的認證流程中,所有認證産品都必須具有鑒權芯片(産品單元證書),鑒權芯片認證則是在 WPC 指定 MCSP(制造商 CA 服務提供商)協助下完成流程。以下爲 MCSP 名單,以及鑒權認證的主要流程。
在目前的 MCSP 名單中,上海複旦微公司會員等級爲 Associate-Inc(聯合會員),是中國唯一一家 WPC 認可的 MCSP;其他多數會員等級爲 Regular member(正式會員),韓國優必樂公司會員等級爲 Adopter member (普通會員)。
如圖所示,完整的 WPC 認證共 12 個流程。其中提供 Qi ID 和 PTMC 信息給 MCSP、通知 WPC 由哪個 MCSP 提供産品單元證書、MCSP 完成産品單元證書,爲 Qi 1.3.3 版本之後的新增認證流程。
Qi-MPP 認證
了解 MPP 認證,主要在于它相較于以往協議的新特性。概括如下:
1、全新的 360kHz 的工作頻率(之前在 110kHz-205kHz )
2、全新的通信方案,在原有的基礎 ( Qi1.3 ) 上新增 55 種數據包
3、擴展鑒權方案
4、Open-air Q 值測試(功率傳輸前的異物檢測)
5、k 值測量(全新的用于表述耦合系數的變量)
6、Clocking ( 接收端無感的功率傳輸暫停與恢複新機制)
7、Role swap ( 角色互換,反向充電)
WPC 最新理事會名單
目前,Qi2 的認證工作正如火如荼的進行,作爲 WPC 領導組織的理事會正積極推進此此時,充電頭網根據 WPC 官方網站公布的成員名單,整理處相關資訊信息繪制成表格,一起來看一下:
此次 WPC 理事會成員包括蘋果、三星、聯發科、恩智浦、飛利浦、nok9、博世、GRL、BH EVS 共九家公司,涵蓋電子産品終端、認證檢測公司、半導體公司、電子産品供應商、電子産品終端等多範圍行業領軍公司,具有十足的權威性。其中來自美國蘋果公司的 Fady Mishriki 還擔任 WPC 理事會的理事會主席身份。
充電頭網總結
産品的技術規範是保障市場統一、穩定增長的發展軌道,對于行業的生态都有至關重要的作用。作爲 WPC 最新推出的無線快充标準,Qi2 一經發布已經吸引了衆多從業人員的目光,正式的認證流程預計将于 2023 年 8 月啓動。
目前,Qi2 的認證工作還有一些技術難點,首先在鑒權過程中,主要體現在龐大的數據量驗證和新型異常處理這兩個方面;其次由于 MPP 360kHz 是全新的工作頻率,該頻率下的耦合特性對線圈和諧振電容的要求更高,解碼能力硬件和軟件都需要驗證,這給認證工作也帶來一定難度。
但是,無論如何,在面對技術更新,總歸要有技術探索和适應的過程,我們期待 Qi2 協議認證工作全面啓動後,能爲無線快充終端帶來更多改變。