技術文庫

二代無線充電效能大進擊 百佳泰實測分享
2016 2016-11-11

無線充電技術發展迅速,從市場傳聞來看,若Apple iPhone2018年採用前後玻璃機身設計,意味Apple極有可能導入無線充電技術,這也成為刺激無線充電迅速普及的因素。經由百佳泰在IFA 2016所觀察到的趨勢,未來市面上將有不計其數的穿戴式裝置,各家廠商所推出的「獨家充電器」亂象可能又要再度上演,因此無線充電的推廣有其必要性,可以降低充電介面互通性問題的風險。除此之外,未來穿戴式裝置多具備防水防塵的特性,無線充電技術亦非常適合此特性。

百佳泰于2013年曾發表充電技術不設「線」 百佳泰有線、無線充電效能實測與評鑒報告,當時實測發現第一代的無線充電有以下問題: 充電時間長較低的充電效能與能量轉換功率,並有安全性相容性的疑慮。

事隔三年,市面上無線充電裝置不斷增加,百佳泰測試團隊再次針對市面上新一代的無線充電板進行實測,我們挑選下列市面上最新Qi版本、且具品牌代表性的兩款無線充電板進行測試: Ikea NORDMÄRKE無線充電板(Qi V1.1)Samsung 無線閃充充電座(Qi V1.2)。並使用具備閃充功能的Samsung S7手機來進行測試。

  IKEA NORDMÄRKE

無線充電板

 

Samsung EP-NG930

無線閃充充電座

本次測試內容包括無線充電效能(Wireless Charging Performance)無線充電效率(Wireless Charging Efficiency)無線裝置互通性(Qi Devices Interoperability)使用者體驗(User experience)

 

無線充電效能(Wireless Charging Performance)

三年前,百佳泰團隊測試第一代無線充電板MaxWell WP-PD10,其充電電流約在600mAh(avg),需要3小時才能充飽2000mAh的電池。三年後,我們使用電池容量3000mAh的Samsung S7做測試,新一代的無線充電技術明顯提升,以Ikea無線充電板比較,發現充電電流相差63% (如下表),且充電效率亦提升5%。

  平均充電電流 比較 Efficiency
Maxell WP-PD10 Qi V1.0 587 100% 58%
IKEA NORDMÄRKE Qi V1.1 959 163% 63%

另外,我們也比較了無線閃充與一般無線充電的差異,從測試結果得知三星無線閃充對比 Ikea無線充電板,充電的電流多出52%(1454mA(avg)),充電時間也因此減少了 18%。閃充雖然能夠快速充電,但因為其電壓從5V上升至9V,也比較容易有安全性上的問題。

  平均充電電流 比較 Efficiency

Samsung 無線閃充Qi V1.2

1454 152% 63%
IKEA NORDMÄRKE Qi V1.1 959 100% 63%

我們亦加入了Samsung的有線快充做比較,無線快充比起有線快充(QC2.0)雖然效率上仍有18%的差距,但是已經追上一般有線充電器的水準,算是讓人可以接受的程度了。

  平均充電電流 比較 Efficiency

Samsung 無線閃充Qi V1.2

1454 100% 63%
Samsung 有線閃充QC 2.0 2491 171% 81%

 

 充電電流的比較 

 充電時間的比較 

無線充電效率( Wireless Chargin Efficiency) 

實際上無線充電效率評比的方式在產業中並沒有統一,百佳泰參考的是Wireless Power Consortium(WPC)的效率評估標準,因WPC為目前推廣無線充電最有代表性的組織,其代表標誌為Qi。除了WPC,之外,另一代表性組織為AirFuel Alliance,本次測試並未參考AirFuel Alliance的標準,因目前市面上產用此標準的產品並不多。

WPC建議的無線充電的效率評估方式為:

效率(Efficiency) = 輸出電力(Battery Power)  / 輸入電力(DC in Power) 。

其無線充電計算方式會扣除變壓器所造成的損失,因變壓器的品質良莠不齊,所以並不算在其效益評估當中。根據WPC的資料,目前整體充電效率約為60%。

經過我們實測所得的資料如下,我們發現測試的這些充電器,皆有超過WPC宣稱的60%充電效率的水準。但比起有線快充,仍有將近約20%的差距,如何提升效率仍是未來需思考的議題。

i Receiver(Rx) - Samsung GALAXY S7 (2016)(Qi V1.1.2)

 

無線裝置互通性(Qi Devices Interoperability)

無線充電的規格演進一路從Qi V1.0到Qi V1.2,互通性的問題還是不斷地困擾著用戶。

WPC在Qi 1.1版標準中,增訂了「異物入侵偵測」(Foreign Object Detection; FOD),一旦充電板感應到受充狀態異常就會停止,避免發生危險。WPC目前已完全改行1.1版標準,並預計一年內停售1.0版本的產品。

在進行互通性測試,百佳泰參考WPC Qi Interoperability Test SPEC V1.4來設定我們的測試規範。

除了剛剛那兩台待測物,在互通性測試這邊,我們追加了一台新型的無線充電顯示器。Rx端我們分別用了行動電源、無線充電手機殼、以及智慧型手機來測試。百佳泰測試團隊使用Qi sniffer進行觀測,此三台Rx端及Tx端的所支援的Qi版本如下圖所示。

我們發現此新型的無線充電顯示器(Qi V1.2.2)在產品設計上未臻完美,導致充電板一分鐘後即不再供電。雖然此產品也有Qi認證,但依舊存在著互通性問題,因此我們推論有一定比例的Qi認證裝置有互通性問題,是未來廠商必須面對的課題。

使用者情境模擬(User experience)

使用無線充電板會有多種不同情境,百佳泰測試團隊設計出幾項我們實際測試的情境給讀者參考,像是大多數的人都有使用手機殼,有的手機殼可以放置RFID晶片卡,如悠遊卡等。當我們將手機隨意放在充電板上,RFID晶片卡是否會影響充電呢? 另外還有異物偵測功能,若將硬幣放在充電板上會發生什麼事情呢?

除了上述情境,使用者也可能將手機放置無線充電板上進行以下行為:

  • 透過DLNA(Wi-Fi)撥放或是透過藍芽撥放音樂
  • 透過DLNAAir Play將影像傳輸至電視觀看
  • 收取訊息如:來電/SMS/Line Message/ E-mail等等

我們觀察到有些情境會造成手機收訊變差。常見的情境,如使用者隨意將硬幣放在某些充電板上,會導致硬幣被加熱。在不同的情境模擬下可能會發生意想不到的現象。

 

結語

無線充電是未來的趨勢,除了手機充電器外,在某些車款內搭載無線充電已經非常普及,Qi認證過的裝置中,車用類別的裝置這一年也增加不少,安全性也變得格外重要,該如何保護電池壽命?如何防止過度充電?也是廠商在開發時須考慮的問題。

欲比較各家廠牌的充電器,除了性能指標如充電時間、充電效率、電池溫度、無線充電感應範圍等,其互通性也會是各家廠商面臨的挑戰。互通性將會影響到使用者體驗,在出廠前能夠確認好充電板的互通性,將能大幅減少之後的退貨機率以及增加良好的使用者體驗。

 

 

 

 

 

 

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