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3月7日,團體標準《移動終端無線充電技術規范》編制組第一次會議在北京召開,會議地點位于工信部直屬事業單位中國電子技術標準化研究院。本次會議成立了該團體標準編制工作組;討論通過了該團體標準的制定原則及框架結構;推選標準編制牽頭單位,并討論通過該團體標準編制工作組分工;以及討論通過了制定該團體標準的編制工作計劃。這些意味著:《移動終端無線充電技術規范》編制工作將全面啟動。
該標準是由中國通信工業協會品控自律聯盟、中國通信工業協會標準委員會牽頭,工信部電子產品安全標準工作組、工信部鋰離子電池安全標準特別工作組、中國綠色電池聯盟、全國無線電干擾標準化技術委員會信息技術設備/多媒體設備和接收機的電磁兼容分技術委員會、中航工業綜合技術研究所等組織共同參與編制。
第一部分:無線充電產業。首先分析了無線充電產業發展情況。回顧2017年狀況,有3.25億無線充電產品,其中3億為移動電話。另外有0.75億手機充電器。
隨著使用量的飛躍,無線充電市場激增,按照這一趨勢,預測2020年將有10億部手機,2025年將有20億部手機,2021年將有5億無線充電器。
無線充電應用產品多種多樣,包括:手機及周邊產品、家用電器、汽車等。
第二部分:無線充電技術。首先集中介紹了市面各類無線充電標準,包括Qi標準、Rezence標準、PMA標準。
Qi標準是全球首個無線電能傳輸技術的標準化組織WPC無線充電聯盟推出的無線電能傳輸接口標準,它采用最為主流的電磁感應技術,實現了智能設備以5W和15W的功率進行無線電能傳輸,同時提供了電動工具、廚房電器等設備在功率等級達到數十瓦乃至上千瓦時的無線電能傳輸的技術方案。
Rezence標準是由A4WP聯盟(Alliance for Wireless Power)開發的基于磁共振原理的無線電能傳輸接口標準,高標準支持最大傳輸功率50W,最遠距離5cm的無線電能傳輸,工作頻率為6.78MHz。它還定義了藍牙連接方式,用于控制功率級、識別有效負載、保護不兼容設備。
PMA標準是由PMA聯盟(Power Matters Alliance)發布的基于電磁感應技術的無線電能傳輸標準,該技術支持最大傳輸功率5W,最遠距離5mm的無線電能傳輸,工作頻率為358KHz。
2015年6月,A4WP聯盟與PMA聯盟合并,組建了一個新的非營利性技術組織——AirFuel無線充電聯盟,Rezence標準成為其主推技術標準。
其次,對比Qi標準及Rezence標準,從技術原理、技術特征、頻率范圍、工作距離、支持功率、通信方式幾個方面對比他們的不同之處。
第三部分:Qi技術及標準化。
Qi標準由WPC聯盟開發和維護,目前已在奧地利全會上通過了最新的1.2.4版本。Qi標準規定了無線電能傳輸設備的接口要求、性能要求、兼容性要求,以及一致性測試規范。同時WPC聯盟還主要發布以下三個技術文件:接口定義、符合性測試、參考設計。
Qi無線充電系統由充電基站和一個或多個移動設備組成。基站包括一個或多個功率發射器。移動設備包含一個電源接收器。
講解Qi無線充電系統機械接口以及Qi無線充電系統控制狀態圖。
詳細講解Qi標準無線充電技術。Qi是一種基于線圈間近場電磁感應,從基站到移動設備的非接觸式電能傳輸技術,其主要特點有:
1、支持最高傳輸功率約為5W的基準功率范疇(Baseline Power Profile)電能傳輸,同時通過合適的次級線圈(外部尺寸約為40mm)可支持最高傳輸功率約為15W的擴展功率范疇(Extended Power Profile)電能傳輸。
2、工作頻率通常在87~205KHz。
3、提供多線圈的傳輸方式,充電時給移動設備的位置放置帶來更大的自由度。
4、簡單的通信協議,使移動設備能夠完全自主控制電能傳輸過程。電功接收器(Power Receiver)通過幅移鍵控(ASK)的調制方式向電功發射器(Power Transmitter)傳送請求和其他信息,電功發射器通過頻移鍵控(FSK)的調制方式向電功接收器提供同步和其他信息。
5、支持異物檢測。該功能是基準功率范疇的設備可選的功能,擴展功率范疇的設備必選的功能。
這部分講解Qi產品認證策略:WPC聯盟的實驗室有兩類,符合性測試實驗室(ATL)和互操作性測試實驗室(IOC)。所以,Qi的認證包括符合性認證和互操作性認證。
符合性測試服務僅由ATL提供,使用經過驗證的測試設備。全球范圍內ATL有11家,產品廠商可以自由選擇在任一ATL進行測試,CESI實驗室是設在深圳的一家ATL。
互操作性測試是Qi產品認證過程中的強制部分,主要測試新產品與大量先前認證過產品的兼容性,目標是確保新進入市場的產品與其他所有已經投放市場產品能夠良好互通,僅ATL執行的符合性測試不足以保證互操作性。目前,全球僅有兩家IOC,比利時的Eurofins和韓國的TTA,每個IOC都維護一個認證產品庫。
認證流程為:加入聯盟、ATL測試、IOC測試、聯盟認證。
第四部分:無線充電國際標準和國標。
國際標準已發布:
ISO/IEC 15149-1:2014 信息技術 系統間遠程通信和信息交換 磁域網 第1部分:空中接口。
ISO/IEC 15149-2:2015 信息技術 系統間遠程通信和信息交換 磁域網 第2部分:帶內無線電力傳輸控制協議。
ISO/IEC 15149-3:2016 信息技術 系統間遠程通信和信息交換 磁域網 第3部分:擴展范圍的中繼協議。
ISO/IEC 15149-2:2015 信息技術 系統間遠程通信和信息交換 磁域網 第4部分:安全鑒別協議。
國家標準計劃修改采用上述國家標準,并在其基礎上增加無線充電協議符合性測試標準。
本次無線充電團體標準的制修訂工作,是為滿足無線充電相關產業發展需要而發起的。修訂工作對于促進行業發展具有重要意義,對企業自身的發展壯大也十分重要。