手機無線充電的時代來臨了嗎？

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在今年的手機行業，除了全面屏設計以外，另外一個比較火的設計元素就是「無線充電」了，這也是iphone x帶來的一股潮流，無線充電乍一聽挺高大上，其實類似的技術在我們的生活中造就有應用了，今天我們就來撩一撩無線充電這塊面紗吧。

現在的無線充電比較常見的是磁感應充電方式。利用的是磁感應技術原理，初中物理課本都有的知識簡單說就是：電生磁，磁生電！

通過線圈產生磁場再經接收線圈，將磁場轉化成電，這也是為什麼這種無線充電設備，常常會帶一個厚厚的底座和「手機殼」，而新出的iphone x只是將線圈做到手機內部看不到了而已。

其實這個原理，與交流變壓器類似，只不過傳統變壓器為了達到最大電能輸送效率，通常都纏繞在一個閉合的鑷、鐵質可高效導通磁路的結構上，實際上通過設計好磁路形狀，兩個可自由分開的線圈通過緊密靠近一樣可以得到高效的磁通路，從而達到較高的電能傳輸效率，所以才有了今天的無線充電技術。

具備類似無線能量傳輸的產品還有：電動牙刷、微波爐（電能轉熱能）

無線充電在剛推出的時候最受人詬病的是充電的速度太慢，其實就是功率太低，現在手機電池容量一般都在3000mah（以工作電壓3.7v計算，能量為11.1wh）以上，以一台5w的無線充電器來計算，充滿一台3000mah的手機需要>11.1wh/5w=2.22h

這還是理論值，算上實際使用過程中的磁通量損失、熱能損耗，充電時間3小時以上妥妥的。這個速度與某國際大廠宣稱的「充電5分鐘，裝x兩小時」就相去甚遠啦。

不過現在推出的無線充電功率一般都是10w,15w左右，相比以前的充電速度已經提升不少，蘋果官網給出的數據是iphone x使用原裝無線充電器30 分鐘內可以充滿 50%。

相關標準

現在的無線充電行業內普遍應用的標準是Qi標準（記住就行，不用深究含義，想要深究，自行百度），蘋果也不例外，如果你手裡有無線充電設備，在購買充電器時，一定要認準與其相匹配標準的充電器，否者有可能沖不進電，甚至你的手機會變成某星note7，後果你懂的～

無線充電除了充電比較慢，優點也是非常明顯的，最大的優點就是隨放隨充了，再也不用弄一堆亂七八糟的線，部分廠家甚至計劃開發出充電距離>75px的無線充電器，想想看？這會帶來什麼進步？把充電盤裝在桌子底下，桌上沒有一根線，手機電腦放在桌上就能充電，豈不美滋滋～～～回到現實中來，現階段的手機無線充電距離普遍都在5mm左右。。。

不過隨著科技的發展，無線充電肯定是大勢所趨，更多的技術難題也將會被攻克，這也會帶來一些產業鏈上的革命性問題：例如充電介面要不要保留？共享充電寶的公司是不是也該換換他們的充電寶了？

第一個朋友：買了個iphone x和無線充電器，戴了個手機套就充不上電了什麼鬼？

第二個：MMP，以前出門帶根線，現在出門帶個盤。。。

講起無線充電，估計大家都能回想起中學時期物理老師不厭其煩地講解的電磁感應定律吧，那就是閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動會產生感應電動勢，繼而驅動電子按照一定方向行進，形成感應電流，這個感應電流是直流電流，可以直接為手機電池進行充電，這個就是目前所有的無線充電技術的基石。

感謝法拉第（Michael Faraday）吧，他早在1831年通過一系列的電磁感應實驗，總結出5種可以產生感應電流的情況，為日後科學家們建立完整的電磁理論奠定了堅實基礎。

目前按照無線充電按照原理以及實現方式可分為三種：電磁感應、電磁共振、無線電波，但是萬變不離其宗，他們都是較為典型的電磁感應功率傳輸系統，主要分為發射端系統、接收端系統。發射端包含有發射線圈、驅動器、控制器、電流電壓反饋電路；接收端包含接受線圈、電壓調節電路、控制器以及負載設備。

安森美展示的無線充電系統

接收端

發射端，圖片來源見水印

蓬勃發展的無線充電技術

電磁感應技術

目前最為常見的手機無線充電解決方案就採用了電磁感應，充電底座以及手機終端分別內置了線圈，二者靠近以後，發射線圈通過一定頻率的交流電，通過電磁感應在手機接收線圈中產生一定的電流，從而將點能量從發射端轉移到接收端。便開始從充電座向手機進行供電。

目前該技術被廣泛的運用到了手機無線充電領域。但這種方式的無線充電技術也存在比較明顯的弊端——傳輸距離短、位置要求嚴格。現階段上市的無線充電手機，都需要手機與充電板接觸才能進行無線充電，而且對放置位置有著極為苛刻的要求。為提高供電效率，需要使線圈之間的位置對齊，不產生偏移。

電磁共振技術

原理是能量可以通過兩個相同諧振頻率的LC諧振器進行轉移。諧振器是由一個小電容並聯或串聯的大電感線圈組成。同樣的共振頻率是能量轉移的必要條件，比方說兩個線圈作為共振器，發射端以10MHz頻率振動，向周圍發散出電磁場，而接受端需要同樣以10MHz頻率振動，才能接收到這個傳遞過來的能量。

這種類型的系統的一個特點是，能量只能與相同共振頻率的對象交換，同時能量損失是很小的，以至我們可以獲得更大的頻率和更長的傳輸距離。

磁場共振方式不同於電磁感應方式的另一點優勢在於其無需使線圈間的位置完全吻合就可以實現較為高效的供電。由於磁場共振式充電可以不受位置的嚴苛限制，並且能夠實現一對多充電，這種方式將成為未來手機乃至電動汽車、家電等無線供電的發展方向。

無線電波技術

無線電波是一種比較少眾的技術，其基本原理類似於早期使用的礦石收音機（只由一個檢波二極體構成的收音機），利用特別製造的微型高效接收器，可以接收空間傳輸的無線電波，但是由於存在巨大的空間路徑損耗，一般只能用於功率非常小、不大於100mW電子設備上，而且接收裝置和發射裝置距離最遠不能超過10米。

兩大無線充電標準聯盟、三大技術標準

根據使用的技術、標準不同，劃分出不同的無線充電標準聯盟，經過多年合併兼容，目前最具影響力的主要有兩個，分別是WPC以及Airfuel。

WPC（Wireless Power Consortium）

2008年12月17日，飛利浦電子、德州儀器、國家半導體等幾大公司攜手組建無線充電聯盟WPC，共同制定目前最著名的無線充電標準Qi，意在提高不同產品的兼容性。Qi標準已經成為迄今為止全球分布範圍最廣、最普及的無線充電標準。

市面上使用Qi標準的無線充電器日漸增多，但無線充電產品要想獲得Qi認證，企業必須加入WPC無線充電聯盟，成為WPC會員。而WPC聯盟有著等級制度，分為小企業會員（(Small business member）、準會員（Associate Member）、正式會員（Full Member）、長老會員（Regular Member）四種，許可權以及待遇差天共地。

根據充電頭網給出的數據，iPhone 8剛發布之際，WPC會員數目為241家，一周後增至251家，直到11月底為止，WPC會員已暴漲至323家，意味著蘋果新一代iPhone支持Qi標準無線充電已經成為iPhone配件發展新方向，很多廠商都看準商機，準備好廣撒網大撈魚。

在全部323家會員中，中國大陸約佔3成排在第一位，以絕對優勢領先。而海爾集團更是作為中國在WPC的唯一一家長老會員企業，主管家用電器事務，與其它24家長老會員企業共同管理WPC無線充電聯盟事務，並在會議上擁有表決權。

Qi無線充電標準採用電磁感應技術，其技術實現需要用戶將終端對準無線充電的基座，發射端與接收端精確對準才能進行充電，而且傳輸距離限制較為嚴苛。

WPC無線充電聯盟Qi無線充電標1.2版本中，帶來諸多特性：支持15W充電，可一對多充電，充電距離有1.1版本7mm提升至30/45mm（針對不同版本的接收端，1.1/1.2）。

WPC也並沒有止步不前，WPC與PowerbyProxi、德州儀器簽訂了協議，預備建立屬於自己的磁共振充電解決方案，同時也吸引了包括Verizon Wireless、高通這樣的企業加入。因此無線充電聯盟並不是完全以技術劃分，大家為了達到更好充電效果而不斷採用新技術，並不是一成不變。

AirFue

AirFuel則是由PMA與A4WP兩大陣營聯合組成，相互兼容對方的無線充電技術標準，並且基於兩大標準的無線充電設備，均可兼容對方標準的手機。

PMA

其中PMA(Power Matters Alliance)無線充電標準是由Duracell Powermat公司發起的，這個公司的組成也很奇特，是寶潔（沒錯就是P&G,全球最大的日化公司）與無線充電技術公司Powermat合資經營。而PMA的策略也相當奇特，通過企業支持來製造消費者需求，美國星巴克在本土門店桌子上埋有支持這種充電技術充電板，支持PMA充電標準的手機放在桌上就可以充電了，但最近星巴克看到蘋果用Qi標準就決定叛變過去了。

PMA無線充電標準同樣也採用了電磁感應技術，與Qi標準在技術方面的區別在於Qi使用的電磁波頻率是100－205kHz，而PMA則使用頻率為277－357kHz的電磁波。所以兼容PMA和Qi兩種無線充電協議在原理上並不存在衝突，這也是星巴克宣布通過遠程升級充電板，使其快速支持Qi標準無線充電。

A4WP

A4WP（Alliance for Wireless Power）無線充電標準是由美國高通公司、韓國三星公司以及Powermat公司共同創建的，目標是為包括攜帶型電子產品和電動汽車等在內的電子產品無線充電設備設立技術標準。

A4WP無線充電標準採用磁場共振充原理，所以採用此標準的無線充電裝置可以擁有較為寬鬆的距離限制，並且可以實現一對多充電，是一種十分有前途的充電標準，但是在推廣上就相當蹩腳了，推了那麼多年都沒成功推廣開。

蘋果發布會當晚，相信很多人都是一夜未眠。在這次發布的三款新手機當中，iPhone X 無疑是最受關注的。而相對於 iPhone X 的全面屏設計，它背後的無線充電技術同樣引人注目。據了解，蘋果的無線充電底座 AirPower 將於明年上市。業界有聲音認為，蘋果將引領無線充電新浪潮。

那麼，這個風口真的會被引爆嗎？我們今天就和大家一起來看一下。

無線充電原理

說到無線充電技術就必須先說一說特斯拉線圈，相信學過高中物理的人對尼古拉·特斯拉於 1891 年發明的特斯拉線圈都不會感到陌生，這是如今所有無線充電技術的原型。

特斯拉線圈，無線充電原理

據了解，特斯拉線圈主要由兩個線圈構成，其中一個線圈連接在電流方向隨時間作周期性變化的電源上，在該電流的作用下，第一個線圈會在空間中產生一個時刻變化的磁場，第二個線圈在這個磁場中受到感應便會產生電流，從而點亮第二個線圈上的燈泡，而將這個燈泡換成電池也就成了無線充電。其中的原理大致可以這麼理解： 琴弦震動，震動波會傳遞給周邊的物體，使周圍的物體也產生震動。

其實，類似於無線充電的技術早已經在生活中得到了普遍使用，比如說變壓器，就連我們日常使用的電腦電源適配器中都有一個小型的變壓器。

變壓器原理

變壓器已經改變了世界，但無線充電為何姍姍來遲？

其實人們對無線充電（或者說是電力無線傳輸）的需求最早可以追溯到 19 世紀末期。當時有線的輸配電系統還沒有建立起來，因此早期的科學家希望能夠無線地把電能從產生地傳輸到使用地。但這些嘗試基本上都失敗了。直到最近幾年，因為手機的緣故，無線充電才再度引起人們的關注。

無線充電技術最大的瓶頸是效率

雖然琴弦的震動會帶動周邊物體的震動，但距離一旦遠了，其帶動的震動效果勢必會減弱，無線充電同樣如此，第二個線圈離第一個線圈越遠，無線充電的效率也就越差。

而這也是目前無線充電時為什麼要將手機等放在無線充電器上的原因——提高充電效率。但即使這樣，無線充電的效率依然無法與傳統的線充相提並論，浪費部分電能是不可避免的。關於充電速度，這跟有線無線倒沒多大關係，它只跟電流電壓有關。不過，有消息稱蘋果的無線充電功率將被限制在 7.5W，遠低於目前有線充電的 10W，也僅為新的 Qi 1.2 標準最大功率 15W 的一半。

另外，人們對手機的需求是隨時隨地的，因此我們會發現人們很多都是邊充電邊玩手機。這在線充時代很容易實現，但就目前手機必須放在充電器上的無線充電而言，用戶已經無法邊玩手機邊充電了。

還有一點，那就是在同功率條件下，無線充電發熱會更大，尤其是手機還要與充電器緊密貼合，這對手機電池會造成更大的影響。

當然，提高無線充電效率的方法還有一種，那便是磁共振技術，其基礎仍是電磁感應原理，用諧振器件（電感和電容）使發射端和接收端達到特定頻率，從而產生磁場共振，進而傳輸能量，優點是傳輸效率高，並使得更遠距離的無線充電成為可能。至於為什麼磁共振會產生高效率，我們可以通過「軍隊步伐通過橋樑，橋卻塌了」來理解這個現象。

蘋果能否引爆無線充電的風口？

據了解，早在蘋果之前，市場上早已經出現了其他支持無線充電的手機，然而市場反應卻不盡人意：

2009 年，Palm Pre 成為第一個使用無線充電技術的智能手機，這是當初最被看好、號稱 iPhone 殺手的一款旗艦機，但最後還是被市場無情的淘汰，最後被收購；此後的 2012 年諾基亞也進行了無線充電嘗試，發布了支持無線充電功能的 Lumia 810，然而無線充電並沒有扭轉諾基亞在智能手機行業的頹勢；再之後就是三星，三星在 S6 上開始使用無線充電技術，然而這麼多年來其並沒有引起多大的市場波瀾。

那麼，蘋果會重蹈上述企業的覆轍嗎？

其實不然，蘋果依舊是手機行業發展的風向標，一旦蘋果推出某個更新，業界企業往往就會在第一時間跟進，這裡最明顯的例子就是蘋果推出金色版 iPhone 之後，國內很快便出現了一次土豪金手機的「寒武紀」生物大爆發。相信無線充電技術同樣也會引起其他廠商的爭相效仿——無線充電終將普及。

市場研究機構 IHS 數據預測，全球無線充電市場僅接收端設備出貨量將從 2015 年的 1.6 億部增長到 2024 年的 20 億部，年複合增長率達到 30%；無線充電市場總規模將從 2015 年的 17 億美元增長到 2024 年的 150 億美元，年複合增長達到 27%。安信證券也指出，根據中國產業信息網數據，預計 2020 年，無線充電在智能手機的應用率有望提升到 60%，採用無線充電技術的智能手機將超過 10 億部。而配備無線充電的智能穿戴設備有望在 2020 年突破 2 億部，無線充電的市場規模有望突破百億美元。

蘋果早已入局無線充電領域

蛋糕這麼大，蘋果自然不會放過。這家公司在無線充電上有著相當深的研究，也已經儲備了較多的技術專利。

今年 4 月，蘋果被曝光了一種可以為 iPhone 和其他設備充電的充電器。按照蘋果專利的描述，圖中黃色部分為感應充電接收器，可以置於 iPhone、MacBook 機體中或者 iPhone 保護殼中，底部的粉色部分為無線感應式充電器。蘋果認為該專利中提到的無線充電技術可以用於智能手機、平板電腦、筆記本電腦、可穿戴設備、導航設備、運動設備、健康設備、醫療設備、配件設備、周邊輸入設備等等。

5 月，蘋果一份名為「雙頻天線的無線充電和通信系統」的專利通過了美國專利局的審核，根據這項專利，提供無線充電服務的設備所發出的信號會負載電源，以對其他設備進行無線充電，而且該設備還將使用波束控制技術。

6 月，蘋果又獲得了一個與無線充電相關的新專利，據悉，這個專利的名字叫做「無線電子設備的附件」。該接收無線電源的設備可以在微波頻率上獲得無線供電，最後通過有線和無線線路將接收到的電能供應給電子設備。

而且，蘋果旗下的 Apple Watch 以及 AirPods 其實早就已經實現了無線充電功能，其中專利暗示 AirPods 充電盒甚至還可以支持為其他設備進行無線充電。

此外，今年 2 月蘋果加入無線充電標準組織之一的 WPC 也印證了蘋果在無線充電方面的積極動作。

阻礙無線充電普及的標準之爭已趨於緩和

長期以來，無線充電標準格局都呈現著三國爭霸的局勢：Power Matters Alliance（簡稱 PMA）、Wireless Power Consortium（簡稱 WPC，即 Qi 標準）和 Alliance for Wireless Power（簡稱 A4WP）。無線充電需要硬體支持，大多商家無法為每一個標準都生產一套相應的設備，只能擇其一，這直接導致無線充電的商業化局面一直無法打開，但這種情況目前已經得到了極大的緩解。

據了解，最初的時候，A4WP 採用非接觸式充電的磁共振技術，WPC 和 PMA 採用磁感應技術。2014 年 2 月 A4WP 和 PMA 宣布合併，並表示將相互兼容對方的無線充電技術標準，2015 年底更是宣布將合併後的聯盟更名為 AirFuel Alliance。而 WPC 也在 2014 年 7 月宣布在 Qi 1.2 版本中加入了磁共振技術，同時也兼容了原本只搭載了磁感應 Qi 標準的產品。三大陣營已經應合併變成了兩大陣營，而從技術角度來看，WPC 與 AirFuel 也處於同一水平，因此，兩大聯盟之間有可能在未來再次實現合併。

根據官網數據，目前支持 WPC 旗下 Qi 標準的會員企業大概有 244 家，而支持 AirFuel 標準的會員企業則有 150 家，不過，動點科技查了一下 AirFuel 官網上的會員企業數僅 105 家，但不管怎麼說，WPC 仍然是兩大標準中更佔優勢的一家。值得一提的是，包括三星、華為、佳能、大陸汽車、聯發科、高通、聯想、戴爾等眾多企業其實都同時是兩家聯盟的會員企業，他們或將成為促使兩大標準合併的關鍵力量。

當然最重要的還是蘋果，蘋果今年年初的對 WPC 而言無疑是如虎添翼，它勢必是對市場上各種無線充電技術做了認真的評估。最後，筆者只想說一句，堅持了這麼久，無線充電終於快要從媳婦熬成婆了。