近期，專注於前沿通信技術和科技應用的東京大學公佈了一項最新的無線充電解決方案。它和我們現在所接觸到的很多智能手機上無線充電都不同，特點是可在一個房間中實現隨意充電，而不是像智能手機那樣需要將手機放到無線充電板上，聽上去是不是很神奇？
房間級無線充電原理
據青亭網瞭解，這套無線充電解決方案應用場景是房間級別，號稱可部署在一個3×3米的房間內，可實現對空間內任何設備進行無線充電。
Qi無線充電
原理方面，首先我們先來了解一下現在智能手機上最常見的Qi協議，這是一個基於電磁感應技術的無線充電方案，需要在分別在充電和受電設備上安裝線圈。
該方案的特點是，兩個設備需要近距離貼合，因此相對而言它的充電距離很短（通常只有幾毫米，最多4釐米），而且充電面積也相對較小，只能一對一充電，侷限較多，但是應用在智能手機上的無線充電該方案已經相對完善。
除了磁感應方案外，另一個提及較多的就是磁共振，這種方式的技術複雜，它的好處則是能夠實現大功率、一對多、遠距離的無線充電，相比電磁感應技術在商用場景無線充電方面要更具優勢。
東京大學無線充電實驗室佈局
東京大學這套無線充電方案就是基於磁共振的方式，其研發了一套多模準靜態腔諧振器（Multimode QSCR），該方案靈感來自空腔諧振器結構，最初於2017年公佈，特點是在空間中可以實現幾乎無干擾的AC磁場。然後通過1.34MHz低頻共振，經過初步驗證已經可以在3×3米的房間實現房間規模無線充電。
東京大學無線充電實驗室磁場結構
具體來說，覆蓋整個房間的多模QSCR發射器由金屬板和電容器組成，其產生交變磁場，然後電容器中的電能和磁能之間發生能量交換，引起共振現象，這導致分佈在牆壁和地板上交流電傳輸至接收器。
東京大學無線充電實驗室 視頻演示
雖然沒有用於近身貼合的無線充電板，但該方案同樣需要是電力輸出端，為了實現房間級規模的更好的效果，該團隊可將共振線圈嵌入地板下或牆壁中。
東京大學無線充電實驗室 風扇轉起來
東京大學無線充電實驗室 燈泡亮起來
對應的，接收端同樣需要一個線圈。從當前公佈的演示來看，其在電燈、小風扇上需要的線圈依然較大。
東京大學無線充電實驗室 手機充電模塊
而其在智能手機上也能實現無線充電，但是需要連接一個無線充電接受模塊，體積與手機機身大小相當， 當然這是一個原型階段。
東京大學無線充電實驗室 USB充電模塊
另外，還有一個具備USB充電接口的線圈設備，其體積同樣較大。
據瞭解，這套磁共振無線充電方案最大傳輸功率為幾十瓦，也就是說並能帶動大功率設備，當下而言對於一些功耗較低的檯燈、小風扇、手機等設備而言還是足夠的，距離說未來電視、空調都無需有線連接還有些遠。
東京大學無線充電實驗室 操控臺
簡單來看，這套無線充電方案可在房間內任何位置進行充電，從此前近距離的充電到中近距離無線充電過渡，並且效果良好。目前來看，劣勢則功率相對較小，而且接收線圈體積還是很大，並不適用於小型電子設備，而且房間內還需要全金屬層佈置，以達到必須的交流磁場。
據青亭網瞭解，東京大學這套無線充電方案由東京大學教授Yasuhiro Kawahara、東京大學博士生Takuya Kajitani主導研究，其屬於日本科學技術廳戰略創新研究項目。
類似的充電方案
早在2017年，迪士尼研究院也公佈了一個和東京大學這套方案非常相似的方案，其也採用了QSCR準靜態腔諧振器技術，技術細節上有不同。
迪士尼研究院無線充電 結構圖
其公佈的方案同樣搭建了一個金屬屏蔽層房間（鋁製），而不同之處是房間中間還設置了一個銅質金屬管。而這個銅管的目的就是為了實現更好的磁場控制，號稱在三維空間任意位置的充電效率能達到40%-95%，而且無線充電功率高達1.9 千瓦，這要比東京大學方案几十瓦的功率高几十倍。
Reach Labs無線充電方案
此外，2018年底遠程無線充電方案公司Reach Labs公佈了融資消息，並且表示將建立空中無線無線充電方案，其原理是通過獨特的天線系統和專有算法的綜合無線射頻方案。
Reach Labs的方案不僅適用於房間規模，其號稱還能應用到無人機、工業機器人、智能托盤等中遠距離無線充電，對於工業工業場景有很好的成效。
應用場景和安全性
隨著物聯網的興起，越來越多的設備將支持實時聯網，而如果這些設備是需要充電後者更換電池的方式就顯得極為繁瑣，房間級無線充電將成為永久開機（不會斷電）的物聯網時代重要的技術支撐。
當然，除了物聯網設備，對於可穿戴設備而言也是一項顛覆性技術。想象一下，現在的VR一體機續航普遍在2-3小時，加入長時間玩遊戲續航還會更低，無線充電技術就很有必要；現在的AR眼鏡體積普遍偏大，而且一體式設計電池需要佔據很大體積和重量，未來假設能夠支持房間級無線充電，既可以把電池做小，還能儘可能降低體積、重量。
在這個無線路由器是否有輻射還有人在擔憂的時代，通過房間級無線充電方式進行充電的輻射量也成了大家最為關心的話題。迪士尼研究院此前公佈的無線充電方案建議是，在靠近銅柱46cm以外的區域輻射值如上圖，並表示是在可接受範圍，東京大學方面暫未明確，只是說明對人類無害。
顯然，除了安全方面的擔憂，我們認為它的短期成本應該難以降到普通消費者可接受範圍內，未來可能還是以特定區域應用為主。東京大學無線充電實驗室表示，未來將著手將擴大該方案的適用範圍以及充電功率，同時也正在探索具體的應用場景落地。