蘋果確定要用無線充電技術了，無線充電時代到來了？

文/東方亦落

關於下一代iPhone的各方面猜測，一直是熱點話題之一。其中，對iPhone要採用無線充電技術更是傳的沸沸揚揚。雖然傳聞iPhone研發無線充電技術已久，但iPhone官方一直未對外公布過相關進展，卻反而引得外界更加期待。不過，iPhone近日獲得了一個有關無線充電技術的專利，進一步印證了外界對這一功能的猜想。

此前，iPhone曾在2月份加入了Wireless Power Consortium（無線充電聯盟），此舉被外界理解為iPhone 8支持無線充電的重要標誌。無線充電技術不只受到iPhone青睞，三星、黑莓、MOTO都有部分型號支持這一技術，儘管比例還不是太高，但也代表著手機充電方式的一種發展方向。

無線充電，這個聽上去高大上的技術究竟是從何而來？怎樣才能實現無線充電？現在的發展狀況如何？對現如今的市場而言，它有哪些優點能為人們所用，又有哪些特點是會阻礙這一行業進一步發展的？未來，這一技術又能否給手機行業帶來革新呢？

一、無線充電由來已久，種類多樣各有側重

說到無線充電技術的起源，可上溯至19世紀末期。因為電能的生產地與使用地之間往往距離很遠，彼時有線的輸配電系統尚未建立，因而早期的科學家們希望能用無線的方法將電能運送到使用地，由此催生了無線電能傳輸技術。

許多科學家都針對這個領域做了研究，最為著名的是尼古拉·特斯拉。這是位電氣工程師及物理學家，埃隆·馬斯克創辦的特斯拉公司即是以他命名。這是一位在無線電領域做出了傑出貢獻的人，也是位神秘人物。

他不僅發明了直流電和交流電，據說還製造了通古斯大爆炸，甚至有人認為他是疑似穿越者。之所以今天鮮少有人知道他的功績，是因為其成果被人為地隱藏和埋沒了，但隨著互聯網的普及、環境的惡化以及時代的變遷，特斯拉的名字與成就又再次被挖掘出來。

再由傳奇發明者說回技術本身。早先這種傳輸技術都是以km為計量單位的遠距離大功率的電能傳輸，然而，以此為目的開展的無線電能傳輸技術皆以失敗告終。不過，相關的基礎理論研究卻由此延展開來。直至100多年後的今天，我們回頭去看當年的無線電能傳輸標準，會發現仍難以將其變為現實。

到近代以後，無線電能傳輸的需求逐漸被無線充電需求所取代，即m級或更近距離的電能傳輸。

而近代無線充電技術的崛起，離不開幾個先決條件。

首先，電網系統漸趨完善。在全球絕大多數國家，作為基礎設施的電網經歷了幾十或上百年的發展，都較為完善。電能也不再像以前一樣稀缺，基本上有人的地方就有電能供應。因而那種跨區域的長距離無線電能傳輸的需求已然消亡，近距離電能供應成為新的需求。

其次，電源技術得以發展。20世紀60年代，電力電子以專門學科的姿態出現。而太空競賽刺激了航天電源的需求，使電源技術得到了進一步完善。經過幾十年的時間，開關電源理論以及半導體器件的製作工藝均得到了很大的發展。如今，人類能夠更容易地實現高頻開關電源，獲得更好的功率密度和更高的電源效率。

最後一點很重要，即區域內無線充電需求的提升。隨著移動互聯網的迅速崛起，各類智能終端的需求急劇擴張。人們在對智能設備的網速、外觀、屏幕、效果等方面要求更高的同時，對智能設備的電能需求也不斷加劇。但因電池技術的限制，續航能力一直是用戶痛點。

這不禁讓人懷念功能機時代，那時隨便一個手機電量都能支撐一星期。到智能機時代，電池容量增加了3倍，但續航能力卻大幅下降。因此，無線充電作為一種簡易可行的智能設備充電方式愈發受關注。

有趣的是，無線充電領域的學術界並不太關注智能手機這類小功率消費類電子產品，而更多的是關注大功率等級的如電動汽車領域的無線充電技術發展狀況，這與主流汽車廠商為高校的研究提供經費有關。然而，就市場端而言，消費類電子行業的變化與發展速度明顯比汽車行業快得多。

從誕生到如今這一個多世紀，汽車雖然也有一些變革和發展，但並無什麼本質上的變化。反觀消費類電子市場，行業競爭可以用「慘烈」二字形容，這也促使新技術在這一領域會更加快速地得到大規模應用。

目前，無線充電技術有多種實現方式，常見的有磁場感應、磁場共振、電場感應與電磁波幾種。不過，目前最常用的是前兩種。

第一種是目前市面上主流的無線充電技術，即磁感應原理。這一技術相當悠久，最典型的代表就是「變壓器」。

在常規變壓器中，磁性材料是用來引導原邊繞組所產生的大多數磁通的方向。若去掉磁性材料，原本的變壓器就變成了空心變壓器。如果將原邊繞組和副邊繞組都製作成平面的形式，就構成了無線充電發射器和無線充電接收器兩個關鍵部分。所以說，感應式無線充電的原理極為簡單，其本質與變壓器並無區別。

為推廣和統一磁感應無線充電技術，香港城市大學主導成立了一個國際標準組織WPC，保證不同廠家所生產的設備之間能夠互通共用。2012年底，WPC推出了第一個無線充電的國際標準，即Qi（無線充電聯盟）。其名字來自中文「氣」，寓意是「無形的能量」。該標準一經推出即備受推崇，主流廠商紛紛加入，截至2015年9月，WPC組織已有217家成員。

WPC組織部分成員名單

不過，第一代磁感應技術有許多缺陷，如使用時空間自由度低，手機放置需精確，且不能有過多的垂直間隔。這讓很多人在使用過程中經常因為對不準位置導致充電失敗，極大地影響了用戶體驗，較高的學習成本也阻礙了這一技術的進一步發展。

為了提供更高的自由空間度，進而改善用戶體驗，第二代磁共振無線充電技術應運而生。這種共振感應耦合能夠將直流電轉換為交流電，使線圈產生磁場，或在接收線圈的內部產生交流電。與第一代磁感應無線充電技術相比，磁共振無線充電的核心思想是通過對偶的諧振器件將能量通路控制得更加通暢。

無線充電技術的進一步發展，為智能終端帶來了更多的可能。無線充電技術對於智能終端意義非凡，未來的發展亦不可限量。但是，目前無線充電的標準並未高度統一，而且行業的發展仍面臨諸多阻礙。

二、無線充電技術對智能終端意義非凡，但行業發展仍面臨阻礙

對於智能手機而言，無線充電技術有著非凡的意義。回看智能手機發展史，從小米2012年發布第一款手機始，智能手機廠商就開始了瘋狂的配置大戰。從雙核CPU、1G內存一直廝殺到八核CPU、4G內存，手機攝像頭也從500萬像素一路飆升至4000萬像素。

在硬體配置的比拼結束後，國產智能手機也愈發趨於同質化，因而差異化成為了手機廠商下一階段競爭的重要因素，以往手機行業對性能參數的追求也將逐漸轉化到對用戶體驗的關註上。因此，無線充電技術發展機會不小。

對於用戶而言，近年來智能手機極大地改變著我們的日常生活，甚至成為生活中不可或缺的部分。但是，不管手機功能多強大，續航依然是限制其進一步智能化的瓶頸。在電池技術革命遙遙無期的當下，無線充電技術為我們提供了更多可能。

無線充電可以為我們的日常生活帶來許多實質性的益處。最明顯的就是能夠讓我們擺脫線纜的束縛，它能將充電器、數據線等技術內置到各種日常用品中，並且隱藏的毫無痕迹。此外，由於無線充電技術無需介面，製造商就能關閉潛在入口，可阻擋水、灰塵與其他具有腐蝕性的物質。

儘管無線充電技術有種種好處，但這一行業存在的缺陷也是顯而易見的。

第一，無線充電行業尚無統一標準。現有的PMA、Qi和A4WP都試圖成為全球通用的最終標準，但目前的狀態可以說是勢均力敵。Qi已在前文提及。A4WP是在2012年由高通、三星、博通、Intel等公司主導成立的，截至2015年9月，A4WP已經成員150家，並在同年與PMA合并。照此趨勢看來，統一也並非不可能，但需一個循序漸進的過程。

第二，無線充電技術效率不高，耗時較長。這是因為在磁場產生的過程中，能量從發射到接收幾乎損失了一半，這也是為何無線充電技術不及有線迅速的原因。

第三，無線充電技術成本昂貴。這個成本除了金錢成本之外還有心理成本。由於普及度不夠，許多人對無線充電技術概念的理解可以說是十分不到位的，大部分用戶得知手機仍要放在無線充電器上，而且這個無線充電器仍需通過USB線連接電源時，普遍表現出失望的情緒。

過高的心理預期對於技術的普及也會產生阻滯作用，同時，用戶也擔心無線充電技術所帶來的輻射問題。此外，市面上支持無線充電功能的機型尚不算多，如果加接收器會佔據用戶的USB介面，在有線和無線之間的頻繁切換更為麻煩，反而違背了這一技術的初衷。

不可否認的是，無線充電技術經歷了長時間的發展，已漸趨成熟。結合當下移動終端市場的整體情況來看，無線充電技術有著廣闊的發展空間。然而，發展之前需克服諸多阻礙，促使行業進一步成熟，才可能讓這一新技術擁有更加良性的發展環境。

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