Leitfaden zum drahtlosen Laden

Ein drahtloses Ladegerät verwendet die elektromagnetische Induktion, um elektronische Ladegeräte bequemer und effizienter zu gestalten.Es funktioniert, indem eine Senderspule ein elektromagnetisches Signal an eine Empfangsspule sendet, die es dann in einen elektrischen Strom umwandelt.Diese Technologie beseitigt die Notwendigkeit von Kabeln und bietet eine überfüllte und nahtlose Erlebnis.Die drahtlose Ladung ist vielseitig, wobei Anwendungen von medizinischen Geräten bis hin zu Elektrofahrzeugen reichen.Die Verbesserung der Effizienz ist zwar immer noch eine Herausforderung, aber Fortschritte bei der Entwurf und Ausrichtung des Spulens machen Fortschritte.Die drahtlose Ladung wird jetzt in Häusern, Büros und öffentlichen Räumen wie Flughäfen und Coffeeshops weit verbreitet und wird von entscheidender Bedeutung, da unser Vertrauen in mobile Geräte wächst.Während sich die Technologien der Batterie- und drahtlosen Ladung entwickeln, versprechen sie in Zukunft noch mehr Innovationen.

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Übersicht über die drahtlose Ladetechnologie

Wenn die Notwendigkeit zuverlässiger und effizienter Stromversorgungssysteme wächst, wird die traditionelle Kabelstromübertragung immer weniger effektiv, insbesondere in herausfordernden Umgebungen.Dies liegt daran, dass kabelgebundene Systeme starr sind und sich an neue Technologien anpassen.Das drahtlose Lading bietet eine Lösung, indem die elektromagnetische Induktion verwendet wird, um die Stromversorgung ohne direkten Kontakt zu übertragen.In diesem System sendet eine Senderspule ein elektromagnetisches Signal an eine Empfängerspule, die es dann in einen elektrischen Strom verwandelt.Dieser neue Ansatz könnte eines Tages Netzkabel ersetzen und das Laden einfacher und bequemer machen.

Mit dem Aufstieg neuer Geräte wie Smartphones und Tablets haben kabelgebundene Ladegeräte ihre Einschränkungen sowohl hinsichtlich der Kompatibilität als auch der Benutzerfreundlichkeit gezeigt.Sie tragen auch zu Umweltabfällen bei.Infolgedessen hat die Nachfrage nach einer flexibleren und umweltfreundlicheren Ladelösung zu Fortschritten der drahtlosen Stromübertragungstechnologie geführt.Diese Innovationen entsprechen den Bedürfnissen moderner Technologie.

Wireless Power Transfer arbeitet nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion, eine Entdeckung von Michael Faraday im 19. Jahrhundert.Bei drahtloser Ladevorgänge erzeugt eine auf eine Senderspule aufgebrachte Spannung ein Magnetfeld.Wenn eine Empfängerspule in diesem Bereich platziert wird, erzeugt sie eine Spannung, die einen elektrischen Strom zum Laden eines Geräts erzeugt.Dies ähnelt der Funktionsweise von Transformatoren, aber mit dem Vorteil, keine physischen Steckverbinder zu benötigen.

Drahtlose Ladung für Batterien

In Zukunft werden intelligente, visuelle und drahtlose Ladungen wahrscheinlich die Hauptmethoden für das Laden von Batterien.Das Wireless Power Consortium (WPC) hatte 2016 138 Mitglieder und hat jetzt über 200 Mitglieder, darunter große Unternehmen wie Apple, Samsung und Huawei.Ein bekannter Standard, das qi-drahtlose Ladegerät, verwendet ein Ladebad für mobile Geräte und bietet drei Methoden zum Ausrichten von Geräten: Führungspositionierung (mit Magneten), freie Positionierung (mit einer sich bewegenden Spule) und freie Positionierung (mit einem Coil-Array).

Führungspositionierung (magnetische Anziehung)

Bei dieser Methode wird das Ladegerät mithilfe von Magneten ausgerichtet, um es in eine feste Position zu führen.Während es einfach und effektiv ist, benötigen es magnetische Materialien, die aufgrund von Wirbelströmen Stromverlust und Überhitzung verursachen können.Die Hersteller haben sich bei der Verwendung dieser Methode in alltäglichen Geräten vor Herausforderungen bei der Ausbindung von Effizienz und Wärmebehandlung konfrontiert.

Freie Positionierung (bewegliche Primärspule)

Hier bewegt sich die primäre Ladespule, um sich mit dem Gerät auszurichten, sodass ein zu eins aufgeladen wird.Die Verwendung mechanischer Teile kann das System jedoch weniger zuverlässig und komplizierter machen, insbesondere wenn Sie versuchen, mehrere Geräte gleichzeitig aufzuladen.Damit diese Methode gut funktioniert, müssen sich die Hersteller darauf konzentrieren, die mechanischen Teile langlebiger zu gestalten und das Motorsteuerungssystem zu vereinfachen.

Freie Positionierung (Spulenarray)

Mit dieser Methode können Sie mehrere Geräte gleichzeitig aufladen, ohne sich um die genaue Platzierung zu sorgen.Es ist einfach zu bedienen, aber aufgrund der benötigten fortschrittlichen Spulenstrukturen und Elektronik teurer und komplexer.Trotz der höheren Kosten ist diese Methode für öffentliche Ladestationen und Büros beliebt, in denen die Bequemlichkeit, mehrere Geräte leicht zu berechnen, wichtiger ist als die Kosten im Voraus.

Aktuelle Forschungstrends

Das drahtlose Ladung ist eine neue Möglichkeit, Strom ohne Kabel zu übertragen, Probleme wie Sparking, Verschleiß und elektrische Stoßdämpfer zu lösen.Die elektromagnetische Induktion ist beliebt, da sie billig und leicht zu produzieren ist.Branchengruppen wie das Wireless Power Consortium (WPC) fördern diese Technologie.Der von WPC unterstützte QI -Standard wird für drahtlose Ladegeräte verwendet, insbesondere für Telefone.Diese Ladegeräte verwenden häufig spezielle Chips wie den BQ500211 von Texas Instruments, was ihnen hilft, schnell auf den Markt zu kommen, aber es kann es möglicherweise schwieriger machen, die Kosten später zu senken.Für den langfristigen Erfolg ist das Finden eines Gleichgewichts zwischen Geschwindigkeit und Kosten erforderlich.

Technische Probleme zu überwinden

Eine Herausforderung besteht darin, dass je weiter ein Gerät vom Ladegerät stammt, desto weniger effizient wird das Ladung.Fortschritte bei Energieübertragungsmethoden und verbesserten Spulenentwürfen werden untersucht, um dieses Problem anzugehen.

Sicherheit ist ein weiteres Problem.Die hochfrequenten elektromagnetischen Felder, die in drahtloser Ladung verwendet werden, erhöhen potenzielle Gesundheitsrisiken und können andere Geräte beeinträchtigen.Bessere Sicherheitsmerkmale und Abschirmungen sind erforderlich, um ein sicheres Strahlungsniveau zu gewährleisten.

Eine weitere Einschränkung besteht darin, dass aktuelle drahtlose Ladesysteme meist an einem Ort fixiert sind, was ihre Praktikabilität verringert.Es besteht ein Bedarf an flexibleren Ladelösungen.Darüber hinaus machen hohe Forschungskosten drahtlose Ladungsprodukte teuer, sodass Kostungsreduktionsstrategien ein Muss sein müssen, um diese Technologie zugänglicher zu machen.

Methoden der drahtlosen Stromübertragung

Die drahtlose Stromübertragung erfolgt auf verschiedene Arten, jeweils ihre eigenen Vorteile und Herausforderungen.Die Hauptmethoden sind elektromagnetische Induktion, Funkwellen und elektromagnetische Resonanz.

Elektromagnetische Induktion

Die elektromagnetische Induktion ist eine gemeinsame Methode zur drahtlosen Übertragung von Strom.Die Energie bewegt sich zwischen zwei Spulen, die eine Sende, eine durch elektromagnetische Felder erhält.Diese Methode funktioniert jedoch am besten, wenn die Spulen nahe beieinander liegen.Je weiter voneinander entfernt sind, desto weniger effizient wird es.

Diese Methode wird häufig in Unterhaltungselektronik wie Smartphones, elektrischen Zahnbürsten und einigen medizinischen Geräten verwendet.Es ist sogar praktisch für nicht-invasive medizinische Behandlungen wie Antrieb von Implantaten ohne Drähte.Jüngste Fortschritte ermöglichen es ihm, Elektrofahrzeuge durch induktive Ladebads zu laden, die in Parkplätzen installiert sind, das Laden erleichtert und die Notwendigkeit einer manuellen Infrastruktur verringert.

Radiowellen

Funkwellen sind eine weitere Methode zur drahtlosen Stromübertragung.Diese Wellen übertragen Energie durch die Luft auf Sonderschaltungen, die die Wellen erfassen und in elektrische Energie umwandeln.Einige Unternehmen haben Fortschritte beim Laden kleiner Geräte aus mehreren Metern entfernt gemacht, was nützlich ist, wenn das Ladegerät nicht physisch geschlossen werden kann.

Diese Technologie betreibt bereits im Internet of Things (IoT) Geräte und Sensoren an Orten, an denen es schwierig ist, Batterien wie große Fabriken oder abgelegene Bereiche zu ersetzen.Obwohl es für lange Strecken immer noch nicht effizient ist, könnten Verbesserungen bei den Empfang von Schaltungen in Zukunft besser machen.Die Reduzierung der Notwendigkeit, ständig Batterien in Sensoren zu ersetzen, kann viel Zeit und Geld sparen.

Elektromagnetische Resonanz

Die elektromagnetische Resonanz ist eine aufkommende Methode, die die Stromversorgung unter Verwendung einer resonanten induktiven Kopplung überträgt.Dies ermöglicht größere Entfernungen und erfordert keine perfekte Ausrichtung zwischen den Spulen.Forscher am MIT haben mit dieser Methode über kurze Strecken etwa 75% Effizienz erreicht.

Intel hat diese Technologie für das Ladung von Laptops für drahtlosen Laptops eingesetzt und für andere Verbraucheranwendungen angepasst.Elektromagnetische Störungen, insbesondere an Orten mit vielen elektronischen Geräten, könnte jedoch ein Problem sein.Die Lösung dieses Problems ist wichtig, um diese Methode sicher und zuverlässig zu machen.

Festlegung von Standards für drahtlose Ladungen

Die drahtlose Lade-Allianz-eine Bekanntheitsgrad-Organisation für drahtlose Ladevorgänge erstellte ein Standard-drahtloses Ladung, um sicherzustellen, dass verschiedene Geräte unabhängig von der Marke auf die gleiche Weise mit drahtloser Ladung verwendet werden.Dies hilft sicherzustellen, dass Geräte, die dem Standard folgen, einfach aufladen und zusammenarbeiten können.

Wie funktioniert drahtloses Laden?Das drahtlose Laden verwendet eine Methode, die als induktive Kopplung bezeichnet wird.Es funktioniert, indem es zwei Spulen nahe beieinander (innerhalb von 5 mm) platziert, was ein Magnetfeld erzeugt, das Energie überträgt.Diese kurze Entfernung hilft, Geräten effizienter mit weniger Energieabfällen zu laden.

Kraft und Akkulaufzeit führen. Ein System wird verwendet, um zu steuern, wie viel Strom an das Gerät gesendet wird, um sicherzustellen, dass es den richtigen Betrag erhält.Dies hilft dem Gerät, eine bessere Leistung zu erzielen und die Akkulaufzeit zu verlängert, was für die Umwelt gut ist, da es den elektronischen Abfall reduziert.

Geräte- und Ladekommunikation. Geräte können mit dem Ladegerät mit einer Methode bezeichnet, die als Rückstreumodulation bezeichnet wird.Auf diese Weise informiert das Ladegerät, wie viel Strom das Gerät benötigt, und passt das Laden in Echtzeit an.Außerdem wird das Design von drahtlosen Ladegeräten einfacher, was sie billiger und leichter zu produzieren könnte.

Kompatibilität über Geräte hinweg. Der drahtlose Ladestandard funktioniert mit Geräten, die bis zu 5 Watt Strom benötigen.Dies macht es für viele Geräte nützlich und stellt sicher, dass verschiedene Geräte mit demselben System berechnen können.Dies hilft, Probleme mit Ladegeräten zu verhindern, die für bestimmte Geräte nicht funktionieren.

Reibungsloses Ladeerlebnis. Der Standard umfasst Kommunikationssysteme, um sicherzustellen, dass sich das Gerät und das Ladegerät während des Prozesses verstehen.Dies hilft, Probleme zu vermeiden, und macht die drahtlose Aufladung für den täglichen Gebrauch zuverlässiger.