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苹果申请“反向充电”技术专利

手机技术资讯 | 最热门的技术培训及资讯 2021/12/09 09:06

来源:内容由半导体行业观察编译自allaboutcircuit ,谢谢。

在 Apple 的 AirPower 计划失败后,这家总部位于库比蒂诺的公司似乎正在为推进实现多个设备的“反向充电”而努力。

与其合作伙伴 Belkin 合作,Apple 正在多设备无线充电技术领域进行另一次尝试。

该公司最近 申请了一项专利,将无线充电功能整合到其 Macbook 和 iPad 产品中 。通过这些即将推出的解决方案,Apple 希望重新设计AirPower ,以解决相关问题,并提供符合全球标准的更高效、更高性能的无线充电平台。

新知达人, 苹果申请“反向充电”技术专利

使用 Apple Macbook 为移动设备无线充电。

图片由 Patently Apple 提供

据彭博社报道, 新的充电技术将支持水平充电 ,并将 Apple Watch Series 7 的充电速度提高 33%。

为什么 AirPower 一开始就失败了 ?苹果如何凭借其最近获得的专利重新接近无线充电?

为什么苹果的第一款无线充电器失败了

要了解 AirPower 失败的原因,回顾该技术背后的原理可能会有所帮助。无线电力传输 (WPT) 的两种最常见方法包括电磁感应和磁共振。

Qi 标准所依赖的电磁感应 可提供低功率传输,因为它没有通用的变压器磁芯。传输线圈和接收线圈之间的距离和定向不当会对这种方法的效率产生不利影响。

另一种方法是磁共振,它通过将串联电容器集成到传输和接收线圈中而不受距离和方向的影响。这些电容器以相似的频率谐振以持续提供高效的 WPT。

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Apple 的 AirPower 中的重叠传输线圈。

图片由美国专利申请出版物提供

由于 Apple 没有正式说明 停掉AirPower 项目的 具体原因,许多猜测浮出水面——大部分都指向过热问题。AirPower 采用电磁感应方式进行 WPT。然而,为了满足在不考虑位置或对齐的情况下为多个设备高效充电,Apple 在 AirPower 中加入了多个重叠的传输线圈。

这一决定导致了一些功能问题,包括线圈感应干扰、电力浪费和大量发热。此外,该设备需要大电流才能满足多设备无线充电需求。由于 Apple 工程师无法为这些挑战提供足够的解决方案,该公司取消了 AirPower 的发布。

多设备无线充电的挑战

Qi 是 由无线电力联盟开发 的无线充电标准 。尽管 Qi 标准提供了一些关键优势,包括安全性和兼容性,但其严格的要求限制了一些应用,例如自由定位和多设备充电。

在开始充电之前,Qi 标准要求无线充电器和移动设备中的发射线圈和接收线圈分别正确对齐。这种严格的要求会降低效率和便利性,阻碍用户轻松充电体验的想法。

此外,制造商发现实现多设备充电具有挑战性,这取决于自由定位。 自由定位技术也面临一些挑战 ,包括线圈错位、磁场干扰以及无线充电协议的有限采用。

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Qi 线圈需要正确对齐才能有效充电。

图片由Aira 提供

发射和接收线圈中心的孔,通常被称为“热点”或“最佳位置”,是线圈中最活跃的区域。Qi 标准要求正确对齐这些点以实现高效充电,这阻碍了多设备充电。

许多制造商试图通过在无线充电器中加入多个发射线圈阵列来规避这个问题。尽管如此,设备制造商发现满足自由位置、多设备充电线圈矩阵的三个最高要求具有挑战性:高精度、可制造性和薄。

此外,由于多设备充电需要在同一个垫子上同时传输多个最佳传输点,因此为每个设备快速定位最佳传输点是一个挑战,会对用户体验产生不利影响。

苹果会在充电板上再次摇摆吗?

尽管苹果在 2019 年结束了其 AirPower 项目,但该公司仍在继续致力于其无线充电解决方案。这项持续工作的一个明确迹象是 其最近获得的美国感应功率传输 (IPT) 专利 。这种 IPT 技术包括一个感应电能发射线圈和一个感应电能接收线圈。

借助这项更新的技术,Apple 如何解决 AirPower 面临的设计问题?

苹果希望融入这个新解决方案的一个关键功能是所谓的反向充电。MacBook 和 iPad 设备将能够对 多种移动设备 进行 反向充电 ,包括手机、手表、电子手写笔、遥控器、耳塞等。此功能允许在充电期间或之后在 Apple 设备之间进行电力传输。

此外,Apple 计划在其无线充电板中集成可检测传感元件和其他组件。这些传感元件将通过压力传感定位电子设备并检测方向,有望提高自由定位和多设备充电的效率。

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通过压力传感进行位置和方向检测。

图像(修改)由Patently Apple 提供

该专利从电气工程的角度描述了 Apple 旨在通过其新的无线充电技术实现的目标。该技术将包含一个感应电力传输系统——包括一个电力传输线圈和传输、检测和控制电路。

IPT 的强度取决于以下几个因素:

  • WPT效率

  • 发射线圈束缚 AC 的峰值和 RMS 幅度

  • 接收线圈 AC 的峰值和 RMS 幅度

  • 感应电源接收器输出直流的幅度

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IPT 的典型框图。

图像(修改)由Patently Apple 提供

此外,该技术旨在通过一种可以检测、控制和响应预期设备 WPT 的方法来控制感应功率发射器。Apple 的创新可能包括充电垫,它既可以作为独立设备使用,也可以并入其他平台,例如家具、笔记本电脑、平板电脑或其他电子设备。

细节仍在保密中

许多工程师仍然认为真正的无线充电是一个神话。现在,苹果希望让这项技术成为现实。由于过去 AirPower 的失败,该公司将利用新方法来实现无线充电,尤其是针对多个移动设备。

除了集成可检测的传感元件外,如果 Apple 成功将其关闭,该设备的反向充电能力将使其比 AirPower 更高效、性能更高。尽管苹果尚未正式宣布这项技术的发布日期,但彭博社报道称,该公司将在未来一两年内发布更多细节。

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