「专利解密」解密华为远距离“隔空充电”的黑科技【嘉德点评】华为的“隔空充电”专利

【嘉德点评】华为的“隔空充电”专利，通过对接收端光电池周围布局角锥棱镜并在发射端布局小尺寸硅光电池实现了激光系统的保护功能，解决了特定频率光传感器检测特定频率光源对准难度大、结构复杂的技术问题。
集微网消息，高效快速的充电技术作为智能手机的核心功能在近年来迅速发展，如无线充电、120W大功率快充等，而在不久前华为提交了一项新的充电黑科技——“隔空充电” ，彻底抛弃了充电适配器、数据线，利用激光技术为移动终端实现远距离无线充电，引起了业界广泛关注。
在无线充电领域，目前商业上应用较为成功的是磁感应式充电技术，然而这种方法虽然高效，却受限于几十厘米的传输距离。与此同时，激光充电技术利用其能量密度高、方向性强等优点可解决这一问题，如图1所示。然而激光束可能会对人体造成伤害，因此需要判断人是否进入辐射区，但现有方法多采用多个特定频率的光传感器和光源来判定是否对准，难度较大，结构复杂，同时还不利于设备小型化。
文章插图
图1 室内激光无线充电
基于这一背景，华为公司于2019年9月16日提出一项名为“一种具有保护功能的远距离激光自动充电系统”（申请号：201910869254.X）的发明专利，申请人为华为技术有限公司和南京航空航天大学。
文章插图
图2 激光无线手机充电系统
激光无线手机充电系统如图2所示，该系统主要由两部分组成：激光发射端和激光接收端。其中发射端包括激光器、双目摄像机、可编程转台、硅光电池组、快门、控制器。而激光接收端包括光电池、808nmLED、微控制器、角锥棱镜、DC-DC变换器、手机电池等组件。
为确保高功率激光充电的安全性，本发明专利设计了一种新颖的解决方案，即利用光传播速度快的特性，直接在激光发射端测量来自接收端的反射光，在接收端和发射端分别对称放置四个角锥棱镜和硅光电池，并基于此来测量其反射。正常充电情况下，四个硅光电池接收到反射光，产生电流，经放大器进行放大后分别输入比较器与阈值进行比较，最后比较结果经阈值判断维持快门打开。而一旦光路被遮挡，经由角锥棱镜反射回硅光电池的光减少，四个硅光电池输出电流均减小，放大比较后快速切断光路，同时将TTL信号反馈给控制器，关闭激光器。
文章插图
图3 激光充电保护系统
系统的保护结构示意图如图3所示，在10m距离处进行光学反射的往返时间仅为60ns ，硅光电池的响应速度也在ns量级，同时控制器还接收来自手机的功率信息和来自保护系统的信号，控制激光器驱动电源的输出功率及开通关断，从而进一步提高了激光充电的安全性。
简而言之，华为公司的这一发明专利提供了一种具有保护功能的远距离激光自动充电系统，通过对接收端光电池周围布局角锥棱镜并在发射端布局小尺寸硅光电池实现了激光系统的保护功能，解决了特定频率光传感器检测特定频率光源对准难度大、结构复杂的技术问题。
在琳琅满目的终端充电方案中，华为这一“隔空充电”的方式可以说是一种令人振奋的创新，除了手机终端，还可用于无人机空中续航等场景，尽管这一技术实现目前还处于实验室阶段，但相信在不久的将来，这一技术可广泛应用于实际生活中。
【「专利解密」解密华为远距离“隔空充电”的黑科技】（校对/holly）