二代无线充电效能大进击 百佳泰实测分享

无线充电技术发展迅速,从市场传闻来看,若Apple iPhone于2018年采用前后玻璃机身设计,意味Apple极有可能导入无线充电技术,这也成为刺激无线充电迅速普及的因素。经由百佳泰在IFA 2016所观察到的趋势,未来市面上将有不计其数的穿戴式装置,各家厂商所推出的「独家充电器」乱象可能又要再度上演,因此无线充电的推广有其必要性,可以降低充电界面互操作性问题的风险。除此之外,未来穿戴式装置多具备防水防尘的特性,无线充电技术亦非常适合此特性。

百佳泰于2013年曾发表充电技术不设「线」 百佳泰有线、无线充电效能实测与评鉴报告,当时实测发现第一代的无线充电有以下问题: 充电时间长较低的充电效能与能量转换功率,并有安全性兼容性的疑虑。

事隔三年,市面上无线充电装置不断增加,百佳泰测试团队再次针对市面上新一代的无线充电板进行实测,我们挑选下列市面上最新Qi版本、且具品牌代表性的两款无线充电板进行测试: Ikea NORDMÄRKE无线充电板(Qi V1.1)及Samsung 无线闪充充电座(Qi V1.2)。并使用具备闪充功能的Samsung S7手机来进行测试。

IKEA NORDMÄRKE无线充电板
Samsung EP-NG930无线闪充充电座

本次测试内容包括无线充电效能(Wireless Charging Performance)无线充电效率(Wireless Charging Efficiency)无线装置互操作性(Qi Devices Interoperability)用户体验(User experience)

无线充电效能(Wireless Charging Performance)

三年前,百佳泰团队测试第一代无线充电板MaxWell WP-PD10,其充电电流约在600mAh(avg),需要3小时才能充饱2000mAh的电池。三年后,我们使用电池容量3000mAh的Samsung S7做测试,新一代的无线充电技术明显提升,以Ikea无线充电板比较,发现充电电流相差63% (如下表),且充电效率亦提升5%。

平均充电电流 比较 Efficiency
Maxell WP-PD10 Qi V1.0 587 100% 58%
IKEA NORDMÄRKE Qi V1.1 959 163% 63%

另外,我们也比较了无线闪充与一般无线充电的差异,从测试结果得知三星无线闪充对比 Ikea无线充电板,充电的电流多出52%(1454mA(avg)),充电时间也因此减少了 18%。闪充虽然能够快速充电,但因为其电压从5V上升至9V,也比较容易有安全性上的问题。

平均充电电流 比较 Efficiency
Samsung 无线闪充 Qi V1.2 1454 152% 63%
IKEA NORDMÄRKE Qi V1.1 959 100% 63%

我们亦加入了Samsung的有线快充做比较,无线快充比起有线快充(QC2.0)虽然效率上仍有18%的差距,但是已经追上一般有线充电器的水平,算是让人可以接受的程度了。

平均充电电流 比较 Efficiency
Samsung 无线闪充 Qi V1.2 1454 100% 63%
Samsung 有线闪充QC 2.0 2491 171% 81%

充电电流的比较 

充电时间的比较 

无线充电效率( Wireless Chargin Efficiency) 

实际上无线充电效率评比的方式在产业中并没有统一,百佳泰参考的是Wireless Power Consortium (WPC)的效率评估标准,因WPC为目前推广无线充电最有代表性的组织,其代表标志为Qi。除了WPC,之外,另一代表性组织为AirFuel Alliance,本次测试并未参考AirFuel Alliance的标准,因目前市面上产用此标准的产品并不多。

WPC建议的无线充电的效率评估方式为:

效率(Efficiency) = 输出电力 (battery power) / 输入电力 (DC in Power)。

其无线充电计算方式会扣除变压器所造成的损失,因变压器的质量良莠不齐,所以并不算在其效益评估当中。根据WPC的资料,目前整体充电效率约为60%。

经过我们实测所得的资料如下,我们发现测试的这些充电器,皆有超过WPC宣称的60%充电效率的水平。但比起有线快充,仍有将近约20%的差距,如何提升效率仍是未来需思考的议题。

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

无线装置互操作性(Qi Devices Interoperability)

无线充电的规格演进一路从Qi V1.0到Qi V1.2,互操作性的问题还是不断地困扰着用户。

WPC在Qi 1.1版标准中,增订了「异物入侵检测」(Foreign Object Detection; FOD),一旦充电板感应到受充状态异常就会停止,避免发生危险。WPC目前已完全改行1.1版标准,并预计一年内停售1.0版本的产品。

在进行互操作性测试,百佳泰参考WPC Qi Interoperability Test SPEC V1.4来设定我们的测试规范。

除了刚刚那两台待测物,在互操作性测试这边,我们追加了一台新型的无线充电显示器。Rx端我们分别用了行动电源、无线充电手机壳、以及智能型手机来测试。

百佳泰测试团队使用Qi sniffer进行观测,此三台Rx端及Tx端的所支持的Qi版本如下图所示。

我们发现此新型的无线充电显示器(Qi V1.2.2)在产品设计上未臻完美,导致充电板一分钟后即不再供电。虽然此产品也有Qi认证,但依旧存在着互操作性问题,因此我们推论有一定比例的Qi认证装置有互操作性问题,是未来厂商必须面对的课题。

使用者情境模拟(User experience)

使用无线充电板会有多种不同情境,百佳泰测试团队设计出几项我们实际测试的情境给读者参考,像是大多数的人都有使用手机壳,有的手机壳可以放置RFID芯片卡,如悠游卡等。当我们将手机随意放在充电板上,RFID芯片卡是否会影响充电呢? 另外还有异物侦测功能,若将硬币放在充电板上会发生什么事情呢?

除了上述情境,使用者也可能将手机放置无线充电板上进行以下行为:

  • 透过DLNA(Wi-Fi)拨放或是透过蓝芽拨放音乐
  • 透过DLNA或Air Play将影像传输至电视观看
  • 收取讯息如:来电/SMS/Line Message/ E-mail等等

我们观察到有些情境会造成手机收讯变差。常见的情境,如使用者随意将硬币放在某些充电板上,会导致硬币被加热。在不同的情境模拟下可能会发生意想不到的现象。

结语

无线充电是未来的趋势,除了手机充电器外,在某些车款内搭载无线充电已经非常普及,Qi认证过的装置中,车用类别的装置这一年也增加不少,安全性也变得格外重要,该如何保护电池寿命?如何防止过度充电?也是厂商在开发时须考虑的问题。

欲比较各家厂牌的充电器,除了性能指针如充电时间、充电效率、电池温度、无线充电感应范围等,其互操作性也会是各家厂商面临的挑战。互操作性将会影响到使用者体验,在出厂前能够确认好充电板的互操作性,将能大幅减少之后的退货机率以及增加良好的使用者体验。