苹果想用上无线充电 iPhone就得换个样

    “今年新款iPhone将加入无线充电”的说法已经传了多少代，不知道有没有朋友记得清了。每年大家都抱着满心期待，希望苹果在充电方式上做出改变，可结果呢？Apple Watch支持无线充电了、AirPods支持无线充电了，而作为老大哥的iPhone依旧使用传统的有线充电并且乐此不疲。乐观点说，近两年苹果申请的无线充电专利也不少，也收购了一些专做无线充电的公司，或许搭载无线充电的iPhone离我们确实不远了。那究竟是哪些原因，才让苹果把无线充电一拖再拖呢？今天就让我们来聊聊看。

苹果想用上无线充电 iPhone就得换个样

    ·无线“传”电源起

    直至今日说起无线充电想必还有许多朋友不太了解，殊不知在1890年尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）就已经从理论上提出了无线充电的可能。他通过实验发现，把地球作为内导体、地球电离层作为外导体，通过放大发射机以径向电磁波震荡模式，就可以进行无线传输电能。早期无线电能传输的特点是远距离（以公里为计量单位）和大功率（至少是千瓦级别），但围绕这个目的开展的无线电能传输研究最终都宣告失败。虽然有基础理论支持，但直到今天想实现如此大功率远距离的传输依然很困难。

无线输电技术（图片引自techbang）

    从这点来看，无线“传”电意识早已有之，相对于有线传输来看无线传输的优势显而易见。时间回到近代，经过了上百年的发展，目前世界上大多数国家的电网建设、电力传输系统的发展都比较完善，无论是城市还是郊区，人们都能够方便地从电网获得电能。基于这点原因，大规模、长距离无线电力传输变得没有必要了。

远距离点亮灯泡（图片引自MIT）

    正如我们所见到的那样，目前无线充电技术更多地应用于小型设备、近距离传输、功率一般都不高，如：电动牙刷、剃须刀和手机等设备。2007年，麻省理工大学的一个团队经过多次试验，成功实现向一个两米外60瓦灯泡供电，实验中最远输电距离为2.7米。而从实验室走出来的、步入商业化的，传输上却连60瓦这样的功率都不到，更不用提距离了。

    ·了解几种无线充电方式

    手机之父Marty Cooper曾说过，他的发明有个明显缺陷：你必须要为手机电池充电。功能机时代手机使用事情可以轻松达到一个星期，而智能机时代，虽然人们对手机依赖性越来越强，免不了一天一充。无线充电作为一种简易可行的方式，可以把人们充电操作复杂性降低，所以便受到越来越多的关注。

    无线充电如果进行细分的话，较为常见的可分为四类，为了让大家直观看到每一种方式之前的区别，笔者专门制作了一个表格。这四种方式分别为：电磁感应式、磁共振式、电场感应式和电场耦合式。第一种和第二种最为常见，都是利用空间磁场传递能量。第三种是利用空间电场，第四种是利用空间电磁波。

四种无线充电方式对比

    变压器通过磁性材料，将两个绕组联系在一起。当原边绕组通过交流电的时候，会在周围空间产生交变磁场；副边绕组感应到交变磁场后，会产生交变电流。而无线充电就是将变压器中间的磁性材料取消，改成两组线圈直接进行感应。由此可见，感应式无线充电原理很简单，可以理解为空心变压器的变形。

    为了统一无线充电标准，香港城市大学主导成立了一个名为WPC的国际标准组织，该组织在2012年底推出了第一个无线充电的国际标准--Qi标准。目前主流芯片厂商和电源设备厂商均加入该标准组织，不同品牌的产品，只要具备Qi标识，都可以使用Qi无线充电器充电。目前市场上使用电磁感应原理实现无线充电的Qi标准的手机有三星Galaxy S6系列、Lumia系列、Nexus 6等。

三星无线充电使用Qi标准（图片引自官网）

    除了WPC的Qi标准外，还有另外一个组织A4WP使用了与Qi不同的原理定义了无线充电标准，那就是第二种方式--磁共振。相对于电磁感应式，磁共振原理虽然充电效率要低一些，但可以增加充电距离。前文说到的麻省理工点亮灯泡的实验用的就是这种原理，大家可以简单理解为和敲击音叉会引发不远处一个相同频率音叉一起震动一样。

    ·无线充电没有普及的原因

    苹果作为一家相对保守、稳重的公司，笔者接下来讲到的无线充电没有普及的原因，基本也就是苹果没有“盲目”在iPhone上加入无线充电的原因。

    首先最直观的原因：现在的无线充电和我们想象中的无线充电相距甚远。目前使用Qi标准的无线充电设备，都离不开充电底座。为了保证充电效率，充电时手机要和充电底座保证较小的垂直距离，并且要尽量摆正，线圈偏离就会造成充电失败。如此看来，依靠电磁感应原理实现的无线充电，倒不如说是不需要每次充电都插入插头，仅此而已。对于充电时喜欢玩手机的朋友来说，多么不方便可想而知。而采用磁共振原理实现的无线充电，技术标准难度较大，商业化进程缓慢，所以也同样没得到普及。

无线充电底座（图片引自Palm官网）

    第二个原因：充电效率低发热量不小。使用过Apple Watch无线充电的朋友应该有印象，Apple Watch仅有750mAh的电池，充满时间却需要2.5小时左右，而相同的时间完全可以充满一台2000多mAh的手机。而且由于电磁波的能量是对外发散的，所以充电效率低的同时发热量还不小。目前智能手机都在追求轻薄，iPhone也为了减小厚度不得不缩减电池容量、摄像头突出，如果加入充电线圈之后，散热设备的加入也是必须的。

无线充电底座又是一笔支出（图片引自techhive）

    第三个原因：额外充电设备售价不低。当初的诺基亚Lumia系列也好、现在的三星也好，想要实现无线充电设备都是需要消费者自行购买的（部分电商促销活动赠送不提），记得当初笔者买Lumia 920时确实也想买一个无线充电基座玩玩，但看了展示店演示无线充电的状态……想想还是省点钱吧。如果无线充电作为苹果手机的标配，相信配套的设备一定也不便宜，最后的结果可能是虽然有了这项功能但因为大部分人不舍得买配件，也就聊胜于无了。

    ·一个看似严肃的理由

    写到这里，笔者忽然又想到一个有些严肃又有些滑稽的理由，让目前的iPhone没办法支持无线充电，那就是：iPhone可是金属背壳啊！想想为了实现通信功能，iPhone都不得已要在背壳上开几条“白带”，通过电磁波原理实现的无线充电想在现在的iPhone上使用，那是不是还得开个大圆孔啊？脑补了一下画面，有点搞笑。

    当然啦，这种情况是不会发生的，之前不是有消息爆料，下一代iPhone会回归玻璃背壳嘛，这样一来无线充电的问题也就迎刃而解了。而且，苹果想做无线充电的话，除了Energous公司之外，还有Ubeam公司可以为苹果提供超声波无线充电解决方案呢，这就由不得我们操心了。

手表已可无线，手机还会远吗（图片引自苹果官网）

    在本文最后笔者不免畅想一下，我们期待的无线充电是什么样：解决充电效率、杜绝过热问题；有效充电距离延长，至少是一个房间的大小；如果能像WiFi一样方便，随连随充就更好了。想要实现这些想必还需要一段时间的等待吧！