在当代生活，手机日益强劲的性能和迟迟没有技术突破的电池之间的矛盾，已经越来越影响到广大人民群众的精神娱乐生活。
面对这个尖锐的矛盾，手机厂商除了努力塞大电池之外，还需要在充电这件事情上加大力度。除了功率已经直逼笔记本的快充之外，无线充电成为了新的兵家必争之地。
无线充电的难点在哪？苹果的 AirPower 为什么失败？我们一起聊一聊。
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无线充电的原理
事实上无线充电并不是一项新技术，早在 1890 年，雷电法王特斯拉就已经完成了无线输电的实验，但是由于条件的限制和各国电力情况的不同，这项技术只能成为想象中的产物。
目前绝大多数手机使用的都是「电磁感应式」无线充电：给充电板内线圈一定频率的交流电，进而会产生磁场；两边电路联通之后，手机内的次级线圈会由于电磁感应原理感应出电动势，电路连通后会产生一定的感应电流，经过整流之后就可以传送到手机电池中。我们日常生活中常见的变压器就是这个原理。
说起来简单， 实际就会出现一些问题。
首先就是发热，这主要是由于能源转换效率较低导致的。根据我从专业人士那里了解到的最新消息，在目前半导体发展的水平下，比较好的无线充电器的充电效率基本维持在 75% 左右，相对比有线充电能够维持在 90% 以上，使用电荷泵的手机能够达到 98% 以上。
根据能量守恒定律，被浪费掉的电能就会转换成热能的形式，导致手机发热。由于锂电池高温会产生巨大的风险，电池越大风险越大，因此几乎所有的手机内都有手机电池管理电路，为的就是让手机在安全的温度内运行。
以 iPhone 为例，工厂那边的数据显示温度控制线大概是在 38°C 左右，高于这个温度就会强制充电降频。这也就使得很多高功率无线充电很难长时间维持峰值充电速度。
除了发热，还有一个难点就是异物检测。
我们现在都知道无线充电的原理是金属线圈之间的电磁感应，但是绝大多数金属都是有电磁感应能力的（这也就是金属材质手机很难做无线充电），如果没有异物检测，如果充电器上有异物放置，可能会导致充电器会持续供电，接着电生热，就容易导致充电器过热损伤，甚至引发火灾等风险。
除了异物，目前还有诸如金属手机边框、手机壳等有可能引发的异物检测问题，这些都需要充电器厂商进行检测。
这在业内被称作 FOD 异物检测，Qi 协议认证中必须的一项保证。各个供应商不同的无线充电方案，FOD 是其中差别比较大的一项。
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Qi 协议是个啥？
提到无线充电就会想到 Qi 协议，但事实上 QI 协议是一项由无线充电联盟（WPC）定制的短距离低功率无线感应电力传输互联标准（别看长，念一遍就明白了）。
事实上无线充电板即使是在不工作的前提下，也是在以极微弱的电流做功，进行脉冲检测，检测到信号后会进行协议交换匹配。这个协议可以是 Qi 协议，也可是其他的比如私有协议，确认过眼神，彼此是对的机之后才会开始充电；握手失败就会触发 FOD，停止供电。
Qi 协议的认证并容易，首先你得企业需要在 WPC 注册成会员，根据公司的规模有四个档位（小企业会员、准会员、正式会员、超级会员），根据档位的不同缴纳不同的会员年费，根据并享有不同的级别待遇。
之后就可以将产品交于 Qi 进行质检测试，测试内容包含「符合性测试」和「兼容性测试」，测试通过后就可以发放认证了。
目前市面上除了 Qi 协议，还有一些其他的联盟以及厂商的私有协议。但是由于 Qi 联盟成立早、会员多、市场认、兼容性强，所以 Qi 协议在小功率无线充电市场上，尤其是手机无线充电市场上具有统治地位。
但私有协议的兴起，无线充电碎片化也不能全怪厂商，一方面是利润，一方面是 Qi 协议的认证标准稍有落后，直到 2018 年的 V1.2.4 标准才推出了针对 5W — 30W 产品的 EPP 类型（5W 一下为 BPP 类型）。
其实 Qi 协议只是 WPC 内的一部分，WPC 实际上技术可以覆盖到 1W — 1000W 功率，当然大功率的主要是面向工业领域，比如汽车。国内一家名为「微鹅」的无线充电方案公司就推出了 1000W 无线充电方案，使用的是后面会介绍到的磁共振技术，不过不是给手机用的，主要是给电动汽车充电的。
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AirPower 为什么失败了？
作为苹果最受关注的配件之一，从诞生到流产，AirPower 都吸引着很多用户的目光。AirPower 为啥失败了？我们推测还是前面提到的无线充电的基础原理问题。
由于电磁式无线充电的原理，使得电圈和电圈必须要对齐才能实现最大的充电效率，而且必须是单电圈对单电圈。
事实上苹果为了实现「多单位，随便放」的充电效果， AirPower 内部塞进了超过 20 个感应线圈（工程版 22 个线圈），还是分层堆叠，这就使得「对准」这件事情变得很难。
对不准，首先会降低 AirPower 的充电效率，工厂那边的数据显示类似 AirPower 的产品充电效率差的情况下会降到 50% 左右；前文提到了浪费掉的功耗会变成热能，这就导致 AirPower 充电时，尤其是多单位充电时的发热非常严重，而且苹果不愿意在里面加风扇；另外还有前面提到的 FOD 异物检测，多线圈导致没办法做的太灵敏，但是不灵敏又会出现异物防护的问题。
因此最后考虑用户体验，苹果砍掉了这个产品。
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未来的无线充电
是什么样的？
很多人都在抱怨说无线充电必须放在一个地方，不能「边充边玩」，其实不是不行，但是你需要对距离控制的很好。不信的话如果你手边有无线充电器的话可以试一下，稍微抬起几毫米也是可以的……
这其实是电磁感应式充电原理上的问题，基本无解。
但这肯定不是未来，未来的无线充电肯定是拿着到处跑、随便玩就可以充电的状态。而想要实现这个愿望需要的是另一种充电技术 —— 「磁共振感应式」无线充电。
这种方式需要充电设备和手机内的接受设备内调整到相同频率，也就是在一个频率上共振，在同一磁场中就会产生电能。磁通量越大，耦合性越好。前面提到的特斯拉磁感应能量传输和那个车用 1000W 无线充电用到的就是磁共振技术。
这种方式功率比较大，可以摆脱距离的束缚，在短距离内可以自由移动，并且完全不挑放置位置，只要能处在同一磁场下就能充电，符合未来无线充电的设想。
在目前市场中另一家无线充电联盟 AirFuel 玩的就是这个。
但问题是，相较于电磁感应式，现阶段磁共振无线充电的功耗很高，而且不管是不是充电状态都需要维持这个功耗；而高功耗带来的不只是高电费，还有辐射，微鹅 CEO 余峰就曾经计算过这个功耗：
对于一个充电功率为 5w 的手机，想要给它进行无线充电那么空间场的功率应该是 30w 左右，那么源头的功率可能要达到 50w 左右，这就相当于一个移动基站的发射功率，对人体健康存在潜在的影响。因此尽管磁共振无线充电更加符合「无线充电」的目的，但是现阶段电磁感应式无线充电还是更成熟可靠的解决方案。
除了这两种，还有「红外线」无线充电：通过灯具发射高能量红外线电波，手机外接类似太阳能电池板的设备接受能量并转化成电能，加国老莱就曾经体验过这种灯具。只是目前这项技术尚在实验室阶段，未来的发展尚未可知。
总的来说，目前市场上最可靠的无线充电方案还是电磁感应式，而且速度越来越快；但未来的形态更加接近于磁共振式。我们相信随着技术的进步，未来可能已经并不遥远了，毕竟无线充电真的很方便啊！
最后，千万别玩「电磁炉充电」，真的会搞坏手机的！
（文章来源：今日头条@爱否科技）
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