1月29日上午，小米正式發布自研的隔空充電技術，接收端設備都不需要任何充電線、充電底座，即使距離發射端設備數米遠，也能實現自動隔空充電。

與此同時，聯想旗下的摩托羅拉官方也發布了自己的隔空充電技術。

那么小米與摩托羅拉的隔空充電技術到底有何奧秘呢？

小米隔空充電技術發布

據小米官方介紹，小米隔空充電技術核心在于空間定位和隔空能量傳輸。

其自研的隔空充電樁（發射端）內置5個相位干涉天線，可以對手機進行毫秒級空間定位，精準探測手機（接收端）位置，然后通過144個天線構成的相位控制陣列，通過波束成形將毫米波定向發射給手機，以實現隔空充電。

當然，與以往的無線充電技術一樣，手機（接收端）也需要內置相應的組件，才能接收到發射端發出的能量。

不同的是，傳統的無線充電手機內部內置的是線圈，而手機要支持隔空充電，內部則需要內建“信標天線”和“接收天線陣列”。

其中，信標天線的作用是通過低功耗方式在空間場內廣播位置信息，讓發射端能夠找到接收端的位置，然后發射端在通過波束成形技術定向發射毫米波信號。

這個時候手機端內建的14根天線組成的接收天線陣列，就可以將發射端發出的毫米波信號，通過整流電路轉化為電能，以實現隔空充電體驗。

據介紹，目前小米隔空充電技術，已經實現了數米半徑內，同時為多臺設備進行遠距離隔空充電，且每臺設備的充電功率可達5瓦，甚至有異物遮擋也并不會降低充電效率。

雖然充電功率只有5W，但是已經基本滿足了目前手機的較低限度的充電要求，而且是在用戶正常使用手機完全不受影響的情況下的無感式充電，體驗遠超傳統的無線充電。

當然，我們也可以看到，目前小米的隔空充電發射端體積較大，內部所用到的天線陣列規格較高，因此成本可能也將是一大挑戰。摩托羅拉展示隔空充電技術

在小米發布自研隔空充電技術的同時，摩托羅拉也通過視頻展示了自己的無線充電技術。

根據視頻顯示，兩臺Motorola edge手機分別放在距離發射端1米與80厘米遠處，均可自動實現隔空充電。

據聯想中國區手機業務部總經理陳勁表示，摩托羅拉的隔空充電距離，已經可以做到遠遠大于當前以Qi技術為主的接觸式充電，且實現了可以多臺手機同時充電，擁有更高自由度的同時，還兼具安全性能，是真正意義上的無線充電。

而且，從視頻來看，摩托羅拉的隔空充電技術的發射端的體積要比小米的小很多倍，非常的小巧便攜，易于部署。

不過，需要指出的是，在演示視頻中，摩托羅拉的隔空充電技術并不能穿透障礙物，用手擋住充電發射端之后，就停止了充電。

相比之下，小米隔空充電技術則在遮擋的情況下也能夠正常工作。

當然，這主要得益于小米的隔空充電技術的發射端不僅用上了144根天線陣列，還應用了波束成形技術，即有針對性的向被充電設備所在位置進行發射，提升了信號強度，使得信號的穿透性和傳輸距離都得到了提升。

另外接收端也用上了14根天線，信號接收的靈敏度更高，因此即使有遮擋也能夠正常工作。

隔空充電如何實現？

眾所周知，目前市場上廣泛應用的無線充電設備基本都是基于無線充電聯盟（WPC）推出的Qi標準的，該標準基于磁感應技術。

但是，該技術在進行無線充電時，不僅要求接收端與發射端之間的間隔距離非常小，同時對于擺放的位置也有較高要求。

比如蘋果新推出的Magsafe無線充電器，就是通過磁吸與iPhone 12的無線充電接收端進行緊緊貼合并精準對位，以實現穩定高效的無線充電。

正是由于WPC主推的磁感應的無線充電技術存在諸多掣肘，于是在空間上自由度更高、傳輸距離更遠的無線充電技術開始出現，主要有磁共振式、無線電波式和光能量式等。

1、磁共振式

我們都知道，音叉具有“共振”這種有趣的物理性質。每支音叉都有自己的發聲頻率，當一支音叉振動發聲時，若附近有另一支發聲頻率相同的音叉，即使它沒有直接受到敲擊，也會跟著振動。音叉的共振可以說達成了能量的傳遞。

同樣，磁共振無線充電就是利用了兩個振動頻率相同的諧振電路放在一起，其中一個開始因為通電而振蕩時，另一個電路也會跟著振蕩起來，“自動”產生電流，電能就這樣被隔空傳送了。

這樣的現象稱為“磁共振”，用來進行無線充電，可以在距離數米的位置，給多個設備隔空充電，并且對于設備的位置沒有什么要求。

早在四五年前，就已經有很多的無線充電技術公司在研究基于磁共振原理的隔空充電技術。比如Intel、WiTricity、uBeam、Bose 、華為、SprouTIng、寧波微鵝、上海楚山、紫霄科技、中惠創智、臺灣捷佳等都有在研發基于磁共振的無線充電技術。

一直以來，AirFuel無線充電聯盟（由PMA和A4WP兩大聯盟合并組成）在力推基于AirFuel標準的6.78MHz諧振磁場的磁共振無線充電技術，可覆蓋的功率范圍在0-60w左右。

資料顯示，在AirFuel 陣營中有高通、三星、戴爾、Energous、PowerSphyr、WiTricity、Gill Electronics、Chargifi 、RT Tech等公司。

而WPC很早也將磁共振技術列入了其標準。上海楚山電子科技正是專注于WPC框架下的kHz級諧振頻率的磁共振無線充電技術。

磁共振式無線充電技術來說，其優勢在于可以實現遠距離大功率充電，并且轉換效率可以達到50%以上，但是難點在于要將兩個電路調整到一模一樣的頻率，并實現小型化和高效率化。磁共振無線充電系統的設計需要掌握天線設計能力、超高頻率電源控制系統、諧振管理技術等先進技術，對于技術要求較高。

另外，AirFuel諧振使用的6.78MHz頻段是ISM （工業-科學-醫療）頻率中最低的一個。因此，對于人體的健康沒有什么影響。

2、無線電波式

無線電波式充電技術主要是基于RF射頻原理，將電能通過頻率約2.4GHz/5.8GHz的無線電波的方式傳導，接收端則需要通過天線接收無線電波，并將其轉換為電力。

該技術優點是成本低，且可給射頻覆蓋范圍內的多個設備同時充電，但缺點是無線射頻傳輸若無方向性傳輸效率比較差，同時容易受到干擾，加上傳輸效率較低，所以只適合用于耗電量較低的設備，當然也可以通過提高發射功率來提升傳輸效率，但是又會有輻射帶來的健康問題。

目前主要從事基于無線電波的無線充電技術的廠商主要有Energous、Ossia、Powercast、GuRu Wireless等。

以Energous為例，早在2015年的時候，其就推出了名為WattUp的無線充電技術，混合了調頻、藍牙和其他專利技術（2.4/5.8 GHz），其發射器能夠通過低功耗藍牙和周邊兼容設備通訊和定位，一旦連接，發射器就可以發射頻率和 Wi-Fi 信號一致的集中射頻訊號，發射器借助把電流轉換成無線電波在空間中傳輸，接收器通過Wi-Fi和低功耗藍牙（Bluetooth LE）定位設備位置并與發送器連接，再將無線電波轉換成直流電能，隨時隨地為移動裝置充電。

WattUp充電技術可以同時為4.5米距離內為四個待充設備提供2W功率的電力傳輸，而耗時僅為傳統接線充電的一半。

值得一提的是，在2019年2月，vivo就已經與Energous就無線充電技術展開合作。該合作由Energous的WattUp無線充電提供技術支持，vivo手機將可以通過無線電射頻為電池充電。

另外，在CES2020上，美國GuRu Wireless公司展示了基于工作頻率更高的毫米波（mmWave）的三種不同的隔空充電解決方案的原型。

GuRu表示，其可以利用毫米波技術實現對于幾英尺距離遠的多個設備的充電（1英尺=30.48厘米），充電功率可以達到數瓦特，可與消費者使用傳統充電器所使用的功率相比。

3、光能量方式

光能量方式主要是通過將光能量轉換為電能。所以光能量能夠覆蓋到的地方都可以利用來進行充電，所以其可以支持較遠距離的充電。但是光容易被遮擋，這也使得這項技術存在較大限制。

目前這塊的廠商主要有Laser Motive、Wi Charge等，還有一些研究機構。

其中，Laser Motive產品的工作原理是使用Laser激光器通過空氣或光纖電纜，將集中光束發送到將光轉換成電的遠程接收器，將雷射光轉換成電能。

與太陽能的主要區別在于，Laser Motive是使用高強度Laser而雷射光能量比太陽強得多，它可以瞄準任何地方，其最遠可達10千米，目前主要用于點對點的能量傳輸，如山上的通訊中繼塔、海水底下之傳感器、無人機用途、軍式地區或油田之電子裝備、火箭航天飛機之電力供給…等等特殊環境之狀況，以達到具備經濟性、安全性的電力供給方式。

Wi Charge則是利用紅外線方式提供充電功能，其充電功率可達10W、有效距離為15英尺（約457.2厘米）。

目前，Wi-Charge的發射器模塊尺寸約為17x17mm，未來將致力于將尺寸縮減至10x10mm以下，并將可充電距離延伸至約9米，使其能涵蓋一般室內空間的所有范圍，以搶攻智能家居商機。

另外，不久前韓國世宗大學研究團隊也開發成功一種基于紅外線的遠距離無線充電技術。

據介紹，這種紅外無線充電技術使用半導體光放大器件產生的高功率紅外光線，來實現遠距離無線充電，其工作距離可達數米或者更遠，能量在傳遞過程中幾乎沒有損失，而且可以選擇不同波段同時對多個電子設備進行充電。并且紅外無線充電不產生電磁波，避免了電磁污染對人體的危害。

據了解，目前韓國世宗大學的研究團隊就該技術已經完成了韓國和國際專利申請，正在注冊商業實體進行商業化開發。

隱憂：輻射是否影響健康？

從前面的介紹，我們不難看出，基于光能量式的無線充電技術并不存在影響健康的問題，而磁共振式無線充電技術雖然存在輻射，但是由于主要工作在MH或KHz頻率，所以對人體健康基本沒有什么影響。

而小米和摩托羅拉的隔空充電技術應該都是基于無線射頻的充電技術，而這項技術如果要想實現對較遠距離的設備維持較高功率的充電效果，那么輻射自然是一個令消費者擔憂的問題。

有業內人士以常規的無線路由器的輻射和小米的隔空充電為例，給芯智訊做了一個估算：

常規的無線路由器功率一般大概都是9W～12W，發射功率在10mW以內，由于無線路由器是向各個方向同時發射，在兩米的半徑里，其輻射面積大約是4*3.14*200*200平方厘米。

假設手機面積是40平方厘米，小米的5W功率全部定向落在這個40平方厘米的面上。

常規路由器與小米隔空充電發射端相比，身體承受的功率密度之比大約是0.01/5 * 40平方厘米/（4*3.14*200*200）平方厘米=0.00000016。

換算過來看，小米充電對手機所在位置附近的人體的輻射可能是常規Wi-Fi路由器的625萬倍。

顯然，如果該估算數據沒有問題的話，那么小米的隔空充電技術可能存在輻射問題。

不過，值得一提的是，前面提到的同樣通過毫米波來實現隔空充電的GuRu，曾針對輻射問題質疑表示，“這些波是非電離的，可以通過人體，沒有任何有害影響。

而且用作無線充電的毫米波并沒有那么高的功率，所以對此并不用太過擔憂。”另外，“安全和智能”系統可自動檢測設備的正確功率水平并進行調整其使用功率。

而摩托羅拉的隔空充電技術并未給出具體的數據，因此具體輻射情況如何不得而知。

不過，據聯想中國區手機業務部總經理陳勁介紹，摩托羅拉演示視頻中手擋住充電器會停止充電，是專門為用戶健康開發的安全設置。主要是在功率較大的充電器發射端集成了感應裝置，檢測到人體遮擋時提供的安全保護，這是工程設計的人機保護常識。

顯然，從陳勁的話中我們能夠看出，摩托羅拉的隔空充電技術的發射端并不是不能夠實現在遮擋情況下進行隔空充電，而是因為發射端存在輻射問題，因此特別加入了傳感器，檢測到人體遮擋時停止工作。

陳勁同時還表示：“產業鏈是開放的，誰也不能在所有的領域所有的時間還贏得所有的同行。”顯然，陳勁的這番話似乎是在意指小米。

無線充電專利格局

根據IPlytics統計的數據顯示，自2010年以來，全球范圍內的手機無線充電專利申請數量持續快速增長。特別是在2019年的手機無線充電專利申請量，相比2018年猛增了1569件，達到了5874件。

綜合已申請的手機無線充電專利族與專利所有人來看，自2010至2020年，三星以523項專利排名第一；高通則以484件專利排名第二；LG電子則以226件專利排名第三。排名第四和第五位的則分別是LG Innotek（209件）和蘋果（191件）。華為和中興分別以80件和53件排名第10位和第17位。

綜合來看，韓國和美國的公司在無線充電領域擁有著最多的專利，中國廠商只有華為和中興。雖然大多數的頭部的廠商都是手機制造商或芯片廠商，但在前二十大無線充電專利廠商當中也出現了多家無線充電技術廠商（比如WiTricity、Powermat等）以及汽車制造商（比如現代汽車、起亞汽車、福特等）。

責任編輯：haq