25 平米房间实现无线充电,这技术距离商业化还有多远?
首先是苹果官方宣布加入 国际无限充电联盟 (WPC),让业界为之一振。另一则是,专门搞些未来科技的 迪士尼 研究院,最近把 无线充电 扩展到近 25 平米的房间。
这是由迪士尼研究院提出的一种新的 无线充电 方法,名为 Quasistatic Cavity Resonance( QSCR 准静态空腔谐振)。他们建造了一个特质的房间,墙壁、天花板、地板都由铝制金属建成,中间有一根铜柱,柱内的空隙间插入了电容器。 铜柱上的电容器决定了电磁频率,并能对电磁场进行限制。整个房间通过铜柱、周围的铝板和电容器,组成了由电阻、电容、电感构成的震荡电路,感应电流反过来在房间产生了一个接近静止态的磁场。
这就使得房间内,与电容器同电磁频率工作的设备,得以在房间任何地方接收电力。当然设备本身是内置无线充电芯片,或者借助于外置接收端,比如手机的无线充电底座。
另外,日常材料不会与该低兆赫兹频率的电磁波相互感应,因而不大需要考虑会有破坏的可能。
迪士尼研究人员实验表明,在三维立体空间内的无线充电过程中,安全无线输电功率可高达 1.9 千瓦,倘若折算成智能手机的充电量,即可同时为 320 部智能手机充满电。
另外,迪士尼研究院称,该房间的任何位置充电效率基本上能置于 40 % - 95 %间。但最初启动时,线圈接收器必须径向朝向级,以捕捉最大磁通量。
比如,尚未开始工作的电风扇,当背对屏幕时,仍处于停滞状态,如果你想要让电吹风吹起风来,就必须将电吹风调整至特定的角度(图中即是电风扇以侧面面对读者)。一旦启动后,就能任意改变方向,若再次将电风扇背面面向我们,这时候电风扇仍能运转。
除了电扇和手机,还有诸如电灯等在 迪士尼研究院 展示的演示视频中出现。
这样看来,迪士尼研究院打造了一个几乎全由金属构成的房间,这种应用于家庭场景可能不太现实。不过其研究人员表示,未来不需要新建这些“铜墙铁壁”,用模拟板或导电涂料就能翻新现有房间。而且,如果想在更大的空间内实现无线充电,理论上增加铜柱的数量即可做到。
前景那么美好,仿佛下一秒,无线充电的磁场就得以像如今的 Wifi 一样无所不在。 但存在什么问题呢?
首先补充下有关无线充电的相关背景。
前述苹果站队的 WPC ,是目前国际上 两大无线充电技术联盟 之一,另一个则是 Airfuel 。
WPC 现阶段主推 Qi 磁感应无线充电技术,但其近年将磁共振技术亦列入标准。有业内人士告诉 36 氪,WPC 未来会以磁共振技术为主;Airfuel 做的就是谐振磁场的磁共振充电技术,以 6.78 Mhz 为固定频率。
现阶段主流的是 Qi 磁感应无线充电技术,尤其当 苹果入局后 ,Qi 与 Airfuel 行业标准之争说不定会很快见分晓。但不论是 Qi 还是 Airfuel ,可实现产品化的无线充电距离都很短,有业内人士告诉 36 氪, WPC 的 Qi 磁感应无线充电不到 4 cm,其磁共振解决方案能达到 4-5cm;Airfuel 磁共振技术能为 3 – 4cm 内的设备进行无线充电。
再来看看,迪士尼研究院新推出的 QSCR (准静态空腔共谐),是用 1.32 MHz 的低频率共振,产生接近静止态的磁场。借助于铜柱和铝板,将原本类似于 Airfuel 之类的充电板扩展到近 25 平米的房间那么大。
但目前 QSCR 仍停留在实验室阶段。楚山创新 CEO 郝鹏告诉 36 氪,迪士尼的 QSCR 项目真要想实现商业化,预计至少还需要 3 年。
主要有几方面的问题需要考虑:安全、成本、实际应用。
安全方面, 辐射问题也一直是有关无线充电技术争论的焦点。虽说科学理论并未证明无线充电的辐射对人体有危害,毕竟迪士尼研究院实验的频率是兆赫兹级别,相比手机、蓝牙、WiFi 辐射为 GHz 来说低得多。
迪士尼研究院发布的 论文报告 ,验证了符合 IEEE 和 FCC 两套安全指南,指出 QSCR 这种新方法,人体内只会吸收微量电流,消弭了辐射影响人体健康的可能性。但值得注意的是,论文中也提及,铜柱周围 46 cm 最好不要接近。其以人在 46 cm 处进行测试,显示肚子部位的 SAR 值已达 FCC 推荐的安全极限, 如果是女性估计就不安全了 。
而且人毕竟是生物,并非机器,对新事物难免有恐惧感,以及很可能长时间处于电磁场,多少会感到恐慌。
另外成本方面还需要考量。 苹果选择 WPC 的阵营肯定也考虑了成本因素,因为 Airfuel 的解决方案要花费更多的钱。
迪士尼则相比 Airfuel 花销更高得多,单纯论频率, Airfuel 6.78 MHz 已是最低免费 ISM 频带,因而迪士尼选择的 1.32 MHz 倘若想实现商业化, 得要先解决 FCC 许可的问题;而且将 1 米直径的铜柱用作无线电发射装置,更是把成本水平大大地提高。
综上来看, 迪士尼研究院的 QSCR 离商用落地可能真的还有很远的距离。 尤其是想要扩展可用无线充电的空间,就意味着定然会存在损耗问题,而且现实的状况是多个铜柱还会阻挡路径,造成空间不可用。加上近距离会对人体造成损伤,恐怕 QSCR 适用的场景就更窄了,家用已然不太合适,用作像迪士尼研究院提及的仓库、厂房等 B 端情况,且不论厂房需要进行很大改造、流水线设计也要变化适应,敢在那里干活的估计也只有机器人了。
但不管怎么说, 迪士尼研究院的科研项目至少让人类离更美好的生活再进了一步 。 我们期待越来越多的尝试与追逐,使得有朝一日,这些曾经横亘在商业化道路上的阻碍都成为垫脚石,触梦更高的边界。