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Laden des kabellosen Akkus

Laden des kabellosen Akkus

Das kabellose Laden von Batterien wird in vielen batteriebetriebenen Produkten wie Smartphones, Smartwatches und einer Vielzahl anderer kleiner elektronischer Produkte verwendet.

Ursprünglich für kleinere elektronische Produkte gedacht, wird die drahtlose Ladetechnologie auch für größere Gegenstände verwendet, einschließlich Fahrzeuge und viele andere Gegenstände.

Beim drahtlosen Laden wird normalerweise eine induktive Kopplung zwischen zwei Schaltkreisen verwendet, um die Leistung von einem Schaltkreis auf einen anderen zu übertragen. Da kein direkter elektrischer Kontakt hergestellt wird, ist dies wesentlich bequemer und beruht auch nicht auf Steckerkontakten, die nach vielen Ladezyklen abgenutzt und unzuverlässig werden können.

Obwohl die anfängliche Einführung des kabellosen Ladens langsam war, wurde sie inzwischen von vielen Herstellern übernommen, wobei die meisten großen Smartphone-Unternehmen sie standardmäßig auf vielen Telefonen anbieten.

Grundlagen zum kabellosen Laden von Akkus

Beim kabellosen Laden von Batterien wird ein induktives oder magnetisches Feld zwischen zwei Objekten verwendet, bei denen es sich typischerweise um Spulen handelt, um die Energie von einem zum anderen zu übertragen. Die Energie wird von der Energiequelle zum Empfänger übertragen, wo sie typischerweise zum Laden der Batterie im Gerät verwendet wird.

Dies macht das drahtlose Laden oder das induktive Laden ideal für die Verwendung mit vielen tragbaren Geräten wie Mobiltelefonen und anderen drahtlosen Anwendungen. Sie haben jedoch auch eine weit verbreitete Verwendung in Produkten wie elektrischen Zahnbürsten gefunden, bei denen ein schnurloser Betrieb erforderlich ist und bei denen Verbindungen sehr unklug und kurzlebig wären.

Das System ist im Wesentlichen eine flache Form eines Transformators - flach, da dies den Einbau in die Ausrüstung erleichtert, in der es verwendet werden soll. Viele drahtlose Batterieladesysteme werden in Verbrauchsgütern verwendet, bei denen kleine Formfaktoren wesentlich sind.

Die Primärseite des Transformators ist mit der Energieversorgung verbunden, die normalerweise eine Netzstromquelle ist, und die Sekundärseite befindet sich in dem Gerät, in dem die Ladung erforderlich ist.

In vielen Anwendungen besteht das drahtlose Batterieladesystem aus zwei Flachspulen. Die Stromquelle befindet sich häufig in einem Pad oder einer Matte, auf die das zu ladende Gerät gestellt wird.

Es gibt mehrere Schlüsselkonzepte, die mit der drahtlosen Übertragung von Strom verbunden sind. Aspekte wie Effizienz, Durchmesser der Spulen, verwendete Frequenzen und dergleichen haben Einfluss auf die Funktionsweise des drahtlosen Ladens.

Ein weiterer Aspekt des kabellosen Ladens, der während des Entwurfs sorgfältig berücksichtigt werden muss, ist das Screening und die Sicherstellung, dass die kabellose Energieübertragung andere elektronische Schaltkreise in den Geräten nicht stört, insbesondere die, die die Energie empfangen.


Vor- und Nachteile des kabellosen Batterieladens

Wie bei jedem System haben drahtlose Batterieladesysteme sowohl Vor- als auch Nachteile.


Vor- und Nachteile des kabellosen Ladens
VorteileNachteile
  • Komfort - Es ist lediglich erforderlich, dass das zu ladende Gerät auf einen Ladebereich gestellt wird.
  • Reduzierter Verschleiß von Steckern und Buchsen - da keine physische Verbindung besteht, gibt es keine Probleme mit dem Verschleiß der Steckverbinder usw. Physikalisch ist das System robuster als ein System mit Steckverbindern.
  • Widerstandsfähigkeit gegen Schmutz - einige Anwendungen arbeiten in stark kontaminierten Umgebungen. Da keine Anschlüsse vorhanden sind, ist das System wesentlich widerstandsfähiger gegen Verschmutzung
  • Anwendung in medizinischen Umgebungen - Beim kabellosen Laden sind keine Anschlüsse erforderlich, die Bakterien usw. enthalten können. Dadurch ist diese Lösung für medizinische Instrumente, die möglicherweise batteriebetrieben sein müssen, weitaus besser geeignet.
  • Zusätzliche Komplexität - Das System erfordert ein komplizierteres System, um die Leistung über eine drahtlose Schnittstelle zu übertragen
  • Zusätzliche Kosten - Da das System komplizierter als ein herkömmliches kabelgebundenes System ist, ist ein kabelloses Ladegerät teurer
  • Reduzierter Wirkungsgrad - es gibt Verluste beim kabellosen Batterieladesystem - Widerstandsverluste bei der Spule, Streukopplung usw. Normalerweise werden jedoch typische Wirkungsgrade zwischen 85 und 90% erreicht.

Standards für das kabellose Laden

Es gibt mehrere Standards für drahtloses Laden, die entwickelt werden oder bereits auf dem Markt sind.

  • Qi: : Der Qi-Standard für drahtloses Laden kam zuerst auf den Markt und hat auch eine beherrschende Stellung eingenommen. Es wurde von den großen Telefonherstellern übernommen und praktisch alle für Haushaltsgeräte und viele andere Anwendungen verwendeten drahtlosen Ladegeräte verwenden diesen Standard. Es handelt sich im Grunde genommen um ein sogenanntes induktives System, das eine relativ niedrige Frequenz (zwischen 110 und 205 kHz für die niedrige Leistung und 80 bis 300 kHz für die mittlere Leistung) für die Leistungsübertragung verwendet.
  • A4WP: : Der A4WP-Standard für drahtlose Stromversorgung wurde etwas später als der Qi-Standard entwickelt. Es verwendet Resonanztechniken zusammen mit einer höheren Leistungsübertragungsfrequenz von 6,78 MHz für die Leistung und 2,4 GHz für die Steuersignale. Es ermöglicht auch das gleichzeitige Laden mehrerer Geräte.

Das kabellose Laden ist mittlerweile zu einer gängigen Technologie geworden. Ursprünglich war es eine Neuheit, aber da seine Anwendungen und Vorteile erkannt wurden, ist es jetzt eine Mainstream-Anwendung geworden. Es wird erwartet, dass das kabellose Laden von Batterien sehr weit verbreitet sein wird, wenn nicht sogar die häufigste Methode.

Mit standardisierten Schnittstellen und Techniken ist nur ein einziges kabelloses Ladegerät erforderlich, um eine Vielzahl von Gegenständen aufzuladen. Es werden nicht mehr unzählige Ladegeräte benötigt. Außerdem werden Zuverlässigkeit und Komfort verbessert, da es viel einfacher ist, den zu ladenden Gegenstand auf die Ladematte zu legen, als einen kleinen Stecker zu verwenden.

Obwohl die Effizienz des kabellosen Batterieladens geringer ist als bei direkten Verbindungen, könnte die zusätzliche Intelligenz das Ende des Ladestroms verringern und dadurch den Gesamtstromverbrauch verringern, da viele normale Ladegeräte auch dann angeschlossen bleiben, wenn sie nicht aufgeladen werden.


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