على الرغم من أن الكهرباء اللاسلكية هي بلا شك مجال مليء بالشكوك وعدم اليقين، إلا أن تطبيقاتها أثبتت تنوعها على مدار السنوات القليلة الماضية. من أجهزة الشحن اللاسلكية إلى البطاريات القائمة على الحث، هناك بالتأكيد حاجة إلى تقنيات الشحن اللاسلكي وتوفير الطاقة.
ولعل المشكلة الرئيسية في تصميم نظام شحن بطارية لاسلكي عملي في هذه المرحلة من الزمن هي النطاق المحدود للتطبيقات التي يمكن استخدام مثل هذه التقنية فيها. وينطبق هذا على كل من أجهزة الشحن اللاسلكية القياسية ومحطات الشحن Qi متعددة الاستخدامات بغض النظر عما إذا كانت تستخدم WPC أو PMA أو أي نظام شحن هجين.
هذه ليست مشكلة تواجهها شواحن البطاريات اللاسلكية فقط، بل تواجهها أي أنظمة شحن تعتمد على الحث. وربما لهذا السبب، فإن كل شاحن جديد يطرح في السوق مصمم عادةً لمجموعة محدودة من الأجهزة والتطبيقات. ولا شك أن هذا من المؤكد أنه سيتغير مع تحقيق إنجازات جديدة فيما يتعلق بمستقبلات الوضع المزدوج WPC / PMA .
المكونات
إن مفتاح نظام شحن البطارية اللاسلكي الفعّال يكمن في كفاءة مكوناته المدمجة. وبينما يمكنك أن تتوقع أن يشتمل أي نظام حثي على ملف إرسال، فإن مثل هذا النظام يجب أن يدعم أيضًا مجموعات الملفات المتعددة لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة. ومن الناحية المثالية، سيتم تشغيل هذا بواسطة جسور منفصلة يتم اختيارها تلقائيًا لقوتها المقترنة.
- جهاز إرسال الشحن – يجب أن يستفيد جهاز إرسال الشحن على الأقل من سكة إدخال تيار مستمر تتراوح من 5 إلى 19 فولت، والتي يتم الحصول عليها عادةً من منفذ USB أو محول طاقة تيار متردد/تيار مستمر حسب الغرض المخصص للنظام. ضع في اعتبارك أن هذا قد يرتفع كثيرًا ضمن المعايير المثالية ولكن ليس بالضبط شيئًا يمكنك توقعه في هذه المرحلة.
- ملف المرسل – من المهم أن يستخدم المرسل ملفًا قويًا من أجل توصيل تدفق ثابت من الحث الكهرومغناطيسي. اعلم أن بعض المرسلات تدعم مجموعات الملفات المتعددة التي تعمل بواسطة جسور منفصلة تختار تلقائيًا أعلى طاقة مقترنة من أجل توصيلها بعد ذلك إلى مستقبل الطاقة اللاسلكي.
- المستقبل – على عكس الشاحن اللاسلكي العادي، يستخدم المستقبل المدمج في نظام شحن البطارية اللاسلكي الوظيفي مقومات ثنائية مصنوعة من ترانزستورات تأثير المجال لتحسين الكفاءة. وفي الوقت نفسه، يقوم هذا المستقبل بتصفية الطاقة من خلال استخدام مكثفات خرج سيراميكية يتم تطبيقها بعد ذلك على البطارية التي يتم شحنها. ويمكن القيام بذلك إما من خلال مرحلة خطية أو من خلال منظم تبديل.
الآن، يجب أن نقول إن كلاً من المرسل والبطارية المستقبلة يجب أن يتم توصيلهما بطريقة تسمح بتدفق تيار مثالي. لهذا السبب، عادةً ما تحتوي وحدة الاستقبال على ملف مشابه للمرسل من أجل جمع الطاقة الواردة. يمكن للمستقبل أيضًا إصدار أوامر للمرسل من أجل ضبط تيار الشحن أو الجهد.
اعتبارات التصميم
لا شك أن الكهرباء اللاسلكية تتطلب منصة مستقرة على كلا الطرفين، ولهذا السبب، عند دمج نظام شحن لاسلكي في جهاز، فإن المفتاح هو أولاً تحديد معيار الطاقة الذي يناسب التطبيق بشكل أفضل. وفي هذا الصدد، يتعين على نظام الشحن من المستوى التالي أن يوفر حلولاً أحادية وثنائية الوضع لتعظيم قابلية التشغيل البيني.
- اختيار الملف – أحد العناصر الأساسية لتحديد التصميم المناسب هو فهم المعايير التي تجعل الملف نفسه مفيدًا. في هذا السياق، يجب أن يفي الملف بمتطلبات معينة لجهد التيار المستمر الداخل والخارج بناءً على التطبيق. ومع ذلك، يجب أن نقول إن هندسة الملف ونوعه المناسبين هما عادةً نفس الهندسة المستخدمة في مجموعة التقييم لأي جهاز استقبال معين.
- الواجهة – من المهم أيضًا أن يستخدم النظام واجهة بلاستيكية مسطحة لغلاف المستقبل. والغرض من ذلك هو ضمان مواجهة ملفات الشحن دائمًا لبعضها البعض لنقل شحنة ثابتة. واعلم أنه في هذا الصدد، لا يمكن أن يزيد سمك الجدار البلاستيكي عن بضعة ملليمترات لأنه قد يؤثر بخلاف ذلك على نقل الطاقة على مدى فترة زمنية أطول.
قد يكون من الضروري توفير بعض الحماية فيما يتعلق بالتصميم بحيث يقلل من الضوضاء والتداخل الكهرومغناطيسي الذي يحدث داخل الجهاز. علاوة على ذلك، لا يتم عادةً أخذ قياس الوقود في الاعتبار عند دمج الملفات في نظام شحن البطارية اللاسلكي، لذا فهناك احتمال أن يتم دعم هذه الميزة بشكل منفصل اعتمادًا على التصميم العام.
كما يتضمن هذا النظام آلية حماية للكشف تلقائيًا عن الأجسام المعدنية الغريبة إذا كانت موجودة في مسار نقل الطاقة. وهذا أمر ضروري لتجنب أي ارتفاع محتمل في درجة الحرارة والتأكد من عدم وجود أي شيء يعيق نقل التيار الثابت. ولكن مرة أخرى، قد يكون من الصعب للغاية دمج العديد من أنظمة الحماية الفرعية في مجموعة شحن غريبة إلى حد ما.
نهج متعدد الجوانب للشحن اللاسلكي
يجب أن نشير إلى أن أنظمة شحن البطاريات اللاسلكية لا تهدف إلى التنافس مع شواحن Qi القياسية، بل تهدف إلى استكمالها من خلال إضافة القليل من النطاق والتنوع. ومع ملاحظة كيف يتغير مشهد الشحن اللاسلكي بشكل متزايد مع ظهور التقنيات الأحدث، فقد نصل إلى نقطة حيث لا يكون الشحن اللاسلكي العادي مناسبًا أو مفضلًا.
قد يحدث هذا بمرور الوقت مع تزايد عدد الأجهزة عالية الطاقة التي تبدأ في دمج قدرات الشحن اللاسلكي، لأنه دعنا نواجه الأمر، فإن متوسط الشاحن اللاسلكي الخاص بك لديه نطاق محدود إلى حد ما من التطبيقات في هذه المرحلة.
وبعبارة أخرى، ليس من الواضح أن الشخص سيضطر في نهاية المطاف إلى اختيار نظام الشحن اللاسلكي المفضل لديه، بل سيضطر إلى اتخاذ قرار بسبب القيود المادية.
وأخيرا وليس آخرا، سوف يضطر المهندسون في نهاية المطاف إلى التعامل مع حقيقة مفادها أن الأجهزة المختلفة تتطلب طرق شحن لاسلكية مختلفة. وقد يؤدي هذا في نهاية المطاف إلى إنشاء معايير دولية جديدة لبعض الأجهزة والتقنيات، وهي المعايير التي بدأت تتشكل بالفعل فيما يتصل ببعض أجهزة الشحن الخاصة التي تعمل الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة على تطويرها.
