تعد تقنيات الشحن اللاسلكي التقليدية ، بما في ذلك تلك التي تعتمد على معيار Qi ، مناسبة حقًا فقط للأجهزة الصغيرة مثل الهواتف الذكية والأجهزة القابلة للارتداء والغرسات الطبية ومنتجات إنترنت الأشياء نظرًا لعدم كفاءتها وقدراتها على العمل فقط عند مستويات طاقة منخفضة. تعني كفاءتها المنخفضة أنها ليست صديقة للبيئة من حيث انبعاثات الكربون وتولد حرارة تؤدي إلى إبطاء الشحن ويجب تبديدها.
في الوقت الحالي ، تعتبر معظم عمليات الشحن اللاسلكي ضخمة ومكلفة وغير مريحة بشكل خاص بسبب الحاجة إلى تحديد موضع دقيق للغاية للجهاز المشحون لضمان الاقتران الفعال.
تعتبر تصميمات Qi أيضًا معقدة نسبيًا (أحد العوامل المهمة التي تعوق الكفاءة) ، وتتطلب خمس مراحل لعملية التحويل الكاملة ، كما هو موضح في الشكل 1. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن الكفاءة تنخفض بسرعة عندما لا تعمل عند التحميل الكامل.
شحن لاسلكي من الجيل التالي
لمعالجة قيود الأساليب التقليدية ، طورت Eggtronic تقنية E2هندسة نقل الطاقة اللاسلكية WATT. عادةً ما يكون الحل القائم على GaN ، E2تجمع WATT بين مصدر طاقة وشاحن لاسلكي وهي مبنية على تقنية استقرائية حاصلة على براءة اختراع. النهج ، الذي يقلل من عدد مراحل التحويل إلى مرحلتين (انظر الشكل 2) ، يعتمد على طوبولوجيا الملكية التي توفر نقل الطاقة اللاسلكية بتبديل الجهد الصفري (ZVS) ، وتبديل التيار الصفري (ZCS).
في (المرسل) الأولي ، تحقق طوبولوجيا ZVS-ZCS خسائر في طاقة التحويل لا تكاد تذكر في أي حالة تحميل ، وهو أمر ممكن بسبب عدم استخدام عملية الرنين. يعطي هذا منحنى كفاءة مسطحًا بشكل ملحوظ (الشكل 3) ويسمح بالتشغيل في درجات حرارة منخفضة – تصل إلى 30 درجة مئوية انخفاض درجة الحرارة في تصميمات 30 واط.
يعتبر حرف E.2يعمل مستقبل WATT في ZVS ويتضمن تقنيات تتحكم في النسبة بين الطاقة النشطة التي يتم تسليمها للحمل والقوة التفاعلية المنعكسة إلى الطاقة الأولية. أيضًا ، تتيح حلقة التحكم السريع تنظيمًا دقيقًا للإخراج ، وإزالة أي متطلبات للتحويل / التنظيم الإضافي عبر محولات باك أو LDOs. تعمل حلقة التحكم الثانية على تقليل القدرة التفاعلية الكلية ، وبالتالي زيادة تحسين الكفاءة.
فائدة إضافية لـ E.2WATT على التقنيات التقليدية هو زيادة شحن المحور z: أظهر الاختبار المبكر زيادة ثمانية أضعاف في هذه المعلمة المهمة التي تفيد بشكل كبير راحة المستخدم.
بشكل فريد ، E.2يوفر WATT أيضًا بيانات بزمن انتقال منخفض على الطاقة ، مما يفتح عددًا من الفرص لميزات القيمة المضافة ، إلى جانب الوظيفة الأساسية للشحن اللاسلكي السريع.
ه2يتوافق WATT مع التقنيات التقليدية مثل Qi ، مما يوفر راحة المستخدم ومسارًا للترحيل للشحن منخفض الطاقة. اليوم ، تم تصنيع أجهزة الشحن اللاسلكية حتى 300 واط على E2وات ، ولكن يمكن للتكنولوجيا توفير 10 كيلو واط. هذا ، إلى جانب مستويات الكفاءة التي تنافس الشحن السلكي ، يفتح مجموعة كبيرة من الاحتمالات والتطبيقات الجديدة للمستقبل.
التطبيقات ومستويات الطاقة
الأجهزة التي تتطلب الشحن ليست جديدة ؛ العديد منها موجود منذ سنوات. ومع ذلك ، فإن القيود المفروضة على الشحن اللاسلكي الحالي (تكلفة فاتورة المواد المرتفعة والمسائل الحرارية / الكفاءة) حالت دون اعتمادها على نطاق واسع ، لذلك تستمر هذه التطبيقات حاليًا في الاعتماد على الشحن السلكي.
نظرًا لأن التطورات في مجالات التكنولوجيا الأخرى أدت إلى ظهور فئات جديدة تمامًا من الأجهزة (غالبًا في مجال الروبوتات) ، فإن التقدم في الشحن اللاسلكي الذي أحدثته شركة E2قد يعني WATT أن هذه الأجهزة الجديدة لن يتم شحنها أبدًا عبر سلك.
1 واط إلى 30 واط
عند أدنى مستوى للطاقة ، تكون معظم التطبيقات عبارة عن أجهزة تستخدم معايير الشحن اللاسلكي مثل Qi. وهذا يشمل الأجهزة القابلة للارتداء (شاشات اللياقة ، والنظارات الذكية) وما يسمى ب “السمعيات” – المعينات السمعية المتطورة وأجهزة الصوت التي تعمل بالبلوتوث. تندرج أيضًا مجموعة كبيرة من الأجهزة المحمولة / المحمولة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية ضمن هذه الفئة.
في القطاع الصناعي ، يمكن أن تستفيد أجهزة إنترنت الأشياء ، التي يتم نشر المليارات منها حرفيًا ، من الشحن الخالي من الأسلاك نظرًا لاستهلاكها المنخفض جدًا للطاقة.
عند مستوى الطاقة هذا ، فإن الكفاءة المعززة لـ E2يقلل WATT من توليد الحرارة في الشاحن ، مما يسمح بمزيد من التصغير ، حيث لا يلزم وجود أجهزة إدارة حرارية مثل خافضات الحرارة. وهذا بدوره يسهل التصاميم المغلقة تمامًا والتي يمكن استخدامها في الأماكن التي قد تتواجد فيها السوائل – المطابخ وغرف المرافق والمناطق الخارجية والمنشآت الصناعية.
كما تم تعزيز الموثوقية ، حيث لا توجد حاجة لسلك / قابس للشحن ، وبالتالي ، لا يوجد تآكل في التلامس.
30 واط إلى 500 واط
مع زيادة مستوى الطاقة ، تتغير التطبيقات ، وعند هذا المستوى ، لم تعد الحلول القائمة على Qi قادرة على الشحن. تندرج العديد من أنواع الأجهزة المنزلية ضمن هذه الفئة ، بالإضافة إلى تطبيقات التنقل الإلكتروني ، بما في ذلك الدراجات الإلكترونية والدراجات البخارية والدراجات البخارية الكهربائية. أصبح استخدام الروبوتات أكثر انتشارًا في بيئة المنزل ، لذلك توجد أيضًا روبوتات التنظيف وروبوتات أحواض السباحة وروبوتات الخدمة الأخرى في مستوى الطاقة هذا ، في حين أن أحد التطبيقات الأسرع نموًا هو المركبات الجوية غير المأهولة مثل الطائرات بدون طيار.
مرة أخرى ، تستفيد العديد من هذه التطبيقات من الراحة والموثوقية المتزايدة ، حيث يتم إزالة الحاجة إلى القابس. نظرًا لأنه من الممكن الآن الشحن لاسلكيًا بمستويات كفاءة مماثلة للشحن السلكي ، فلا يوجد جانب سلبي للخيار اللاسلكي ، كما تم تحسين التشغيل منخفض الطاقة / عدم التحميل. علاوة على ذلك ، يتم استخدام العديد من هذه التطبيقات ، جزئيًا على الأقل ، في الهواء الطلق أو في بيئة يتعرضون فيها للسوائل. هذا يعني أن أي جهات اتصال مكشوفة للشحن السلكي يمكن أن تتحلل بسرعة – خاصة في البيئات عالية الرطوبة أو المالحة أو المسببة للتآكل – وتعيق الشحن. مرة أخرى ، يعمل الحل اللاسلكي على التخلص من هذه المشكلات ، في حين أن إزالة سلك الشحن يعد ميزة أمان مهمة ، خاصة بالنسبة للأجهزة ، حيث لا يمكن قطعه أو تعثره.
ه2يسمح WATT مرة أخرى بالحلول المدمجة ، حيث أن إدخال التيار المتردد المباشر يلغي PSU الخارجي ويتم دمج إدارة الطاقة بالفعل.
500 واط إلى 1 كيلو واط
يحتوي قطاع الطاقة الأعلى هذا على تطبيقات مماثلة لقطاع 30-W إلى 500-W – بشكل أساسي الروبوتات والأجهزة المنزلية – ولكن هذا يشمل الآن الأجهزة المنزلية عالية الطاقة والروبوتات عالية الطاقة مثل جزازات العشب وروبوتات النقل / التوصيل للطرود الصغيرة في بيئة حضرية.
على هذا النحو ، فإن الفوائد من قطاع 20-W إلى 300-W تنطبق هنا أيضًا ، لا سيما تلك المتعلقة بالسلامة والاستخدام الخارجي.
1 كيلو واط وما بعده
في أعلى قطاع للطاقة ، تتركز التطبيقات في الغالب حول المركبات. ويشمل ذلك المركبات الموجهة الآلية (AGVs) المستخدمة في المستودعات / المصانع ، وكذلك المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد والمركبات الموجهة بالسكك الحديدية. يتم تضمين هنا أيضًا المركبات الكهربائية للركاب. نظرًا لمستويات الطاقة العالية ، تظل الكفاءة مهمة للإدارة الحرارية وأوقات الشحن المحسّنة ، ولكن الآن ، الكفاءة المحسّنة التي تقدمها E2يمكن أن توفر WATT أيضًا تأثيرات إيجابية على نفقات التشغيل.
تعد مسافة الشحن الممتدة أيضًا ميزة مهمة ، حيث أنه ليس من الملائم أن تضطر إلى إيقاف مركبة كهربائية فوق لوحة شحن بنفس الدقة التي يمكن بها وضع الهاتف الذكي على اللوحة.
بينما يستغرق شحن المركبات الكهربائية من فارغة إلى ممتلئة وقتًا دائمًا ، هناك فائدة كبيرة في الشحن اللاسلكي للمركبات التي تتبع مسارًا محددًا وتتوقف كثيرًا ، مثل الحافلات الحضرية. هنا ، يمكن وضع لوحة شحن عند محطات الحافلات على طول الطريق بحيث يتم استلام رسوم “أعلى” سريعة أثناء التوقفات المجدولة ، مما يسمح للحافلة بالعمل طوال اليوم دون الحاجة إلى العودة إلى المستودع للشحن.
ملخص
لقد وصل الشحن اللاسلكي ، لكنه لم يحن بعد بسبب التحديات التي تواجه الأساليب التقليدية ، بما في ذلك الكفاءة المنخفضة ، والبنية المعقدة ، والحجم الضخم ، وارتفاع تكاليف BoM.
إدراكًا لإمكانية الشحن اللاسلكي بما يتجاوز المستويات الحالية التي توفرها Qi ، يقوم اتحاد الطاقة اللاسلكية بتطوير معايير جديدة ، مثل Ki لأجهزة المطبخ اللاسلكية حتى 2200 واط ، ومعيار LEV للمركبات الكهربائية الخفيفة ومعيار الصناعة لشحن الروبوتات ، AGVs وآلات الأتمتة الصناعية الأخرى.
بفضل المغناطيسيات الخاصة بها والطوبولوجيا الحاصلة على براءة اختراع ، فإن E.2يحل WATT تحديات الكفاءة وعامل الشكل ويسمح للمصممين بتلبية احتياجات تطبيقات الشحن اللاسلكي الحالية منخفضة الطاقة والتوسع إلى قوى أعلى بكثير. تضمن قابلية التوسع هذه تحقيق فوائد الكفاءة الأعلى ، والحجم الصغير ، والتكلفة المنخفضة ، والنطاق الأكبر في تصميمات الشحن التي تصل إلى 1 كيلوواط وما يزيد عن ذلك مع حلول تتسم بالكفاءة والفعالية من حيث التكلفة مثل محولات الطاقة السلكية التقليدية.
