استانداردها و الزامات انتقال بی سیم برق
در این مطلب استانداردها و همچنین الزامات ارائه شده برای انتقال بی سیم برق را معرفی می‌کنیم. مهمترین استانداردهای ارائه شده در بخش شارژ دستگاه‌های همراه و به خصوص گوشی‌های تلفن همراه هستند و پس از آن مجموعه شارژ و انتقال توان خودروها در حال استاندارد شدن هستند.
استانداردهای انتقال بی سیم برق توسط اتحادیه‌ها و یا کنسرسیوم‌های شارژ بی سیم ارائه می‌شود تا باعث هماهنگی بین دستگاه تولید کنندگان متفاوت شود. چند استاندارد شارژ بی سیم در حال حاضر مطرح هستند که می‌توان به استاندارد چی (Qi)، استاندارد PMA و استاندارد A4WP اشاره کرد. بین این استانداردها، استاندارد Qi بیشترین کاربرد را بین وسایل مختلف دارد، به خصوص در بخش وسایل الکترونیک قابل حمل مانند گوشی، پاور بانک و ساعت هوشمند.
استاندارد Qi
چی (به انگلیسی: Qi) یک رابط استاندارد توسعه یافته توسط کنسرسیوم شارژ بی‌سیم (Wireless Power Consortium) برای انتقال قدرت الکتریکی القایی تا فواصل ۴ سانتی‌متر (۱٫۶ اینچ) است.
سیستم چی شامل یک پد انتقال قدرت و یک گیرنده سازگار در دستگاه قابل حمل است. برای استفاده از این سیستم، دستگاه تلفن همراه در بالای پد انتقال قدرت قرار می‌گیرد و شارژر آن را از طریق القای الکترومغناطیسی و به صورت بی سیم انجام می‌شود.
کنسرسیوم شارژ بی‌سیم در سال ۲۰۰۸ تأسیس شد، و یک همکاری عضویت-آزاد از شرکت‌های آسیایی، اروپایی و آمریکایی در صنایع تولیدی مختلف است. هدف آن‌ها ایجاد یک استاندارد جهانی برای تکنولوژی شارژ القایی است. تا سال 2017 بیش از 200 گوشی از استاندارد Qi پشتیبانی می‌کردند که این تعداد در حال حاضر افزایش بسیار زیادی یافته است. تا پایان سال 2023 تعداد 351 شرکت در محصولات خود از استاندارد Qi پشتیبانی می‌کنند.
اکنون استاندارد Qi که توسط کنسرسیوم نیروی بی‌سیم ارائه شده، در اغلب گوشی‌های هوشمند محبوب بازار مورد استفاده قرار گرفته است. در سال 2023 این کنسرسیوم Qi2 را ارئه کرد که شامل اتصال مغناطیسی هم می‌شود که برپایه تکنولوژی مگ سیف اپل است. تکنولوژی مگ سیف همراستایی و اتصال کویل فرستنده و گیرنده را بسیار آسان می‌کند و به همین دلیل می‌توان با استفاده از پاور بانک و در حال حرکت هم بدون نگرانی جابجایی کویل‌ها نسبت به هم، از شارژ بی سیم استفاده کرد.
برای آشنایی با پاوربانک‌های پشتیبانی کننده از تکنولوژی مگ سیف، پیشنهاد می‌کنیم مطلب بهترین پاور بانک مگ سیف از سایت مجله پاور بانک را مطالعه فرمایید.
شارژ بی‌سیم Qi نوع کم مصرف، قادر به انتقال ۵ وات انرژی است و شارژ بی‌سیم Qi با مصرف متعادل قادر به انتقال قدرتی تا حدود ۱5 وات است. تکنولوژی شارژ بی‌سیم Qi کم مصرف یا کم قدرت تا شعاع ۴ سانتیمتری قابلیت استفاده دارد. در آزمایش‌های انجام شده، شارژر بی‌سیم شرکت EC Technology موفق شد تا شعاع ۲ سانتی‌متر بالاتر از پد همچنان به شارژ کردن باتری ادامه دهد. هر چند انجام این کار راحت یا کاربردی نخواهد بود.
نسخه Qi2 قابلیت انتقال حداکثر توان 15 وات را دارد که برای بسیاری از گوشی‌های تلفن همراه عدد مناسبی است.
Qi v1.2 امکان انجام شارژ دستگاه‌ها از فاصله‌ی دورتر نسبت به قبل را فراهم می‌کند که بر پایه‌ی آن، دیگر کاربر مجبور نخواهد بود گوشی خود را بر روی پد شارژر رها کند. بر اساس این گزارش، شارژرهای جدید توانایی شارژ دستگاه از فاصله‌ی 45 میلی‌متری را دارا هستند که در مقایسه با فاصله‌ی 7 میلیمتر در نسخه‌های پیشین که لازم بود تقریباً دستگاه به شارژر چسبانده شود، پیشرفت مهمی محسوب می‌گردد. کنسرسیوم WPC همچنین اعلام کرده که نسخه‌های 1.1 و 1.2 با یکدیگر سازگاری دارند.
علاوه بر این، WPC می‌گوید که استاندارد Qi به‌روزرسانی شده، می‌تواند برای نیرو بخشیدن به لوازم آشپزخانه تا سطح 2000 وات مورد استفاده قرار گیرد که چنین خصوصیتی، لزوم وجود چندین پریز برق در هر اتاق را از میان‌بر خواهد داشت. همچنین استفاده از Qi v1.2 می‌تواند هزینه‌ی نهایی پایین‌تری داشته و هنگام شارژ چندین دستگاه به‌صورت همزمان تنها به یک اینورتر جریان نیاز خواهد داشت.
تغییر ماهیت از یک پد شارژر بی‌سیم به یک ناحیه‌ی شارژ بی‌سیم (یا ایستگاه شارژ)، در اتاق می‌تواند موجب کاربردی‌تر شدن این تکنولوژی گردد. نتیجه آنکه به مرور تولیدکنندگان گوشی هوشمند بیشتری به پشتیبانی از این استاندارد ترغیب خواهند شد و احتمالا در آینده شاهد برچیده شدن شارژرهای سیمی خواهیم بود.
همچنین در حال حاضر بسیاری از افراد بجز گوشی، چند وسیله الکترونیک قابل شارژ هم دارند (مانند ساعت هوشمند و ایر پاد)، که اگر بخواهند همه این وسایل را با هم شارژ کنند نیاز به چند شارژر و چند کابل شارژ دارند. در حالی که ایستگاه‌های شارژ بی سیم متنوعی در بازار وجود دارند که می‌توانند همه این وسایل را با هم و به صورت وایرلس، شارژ کنند.
استاندارد PMA
استاندارد PMA (Power Alliance Charging) از فرکانس 227 تا 357 کیلوهرتز برای انتقال توان استفاده می‌کند. این استاندارد به نام AirFuel هم شناخته می‌شود که امکان شارژ تا فاصله 50 میلیمتر را فراهم می‌کند و به همین دلیل هنگام شارژ می‌توان از دستگاه استفاده کرد.
مانند استاندارد Qi، استاندارد PMA هم از روش‌های القای الکترومغناطیسی و تشدید مغناطیسی پشتیبانی می‌کند اما در نحوه‌ی اجرا این دو استاندارد با یکدیگر تفاوت دارند؛ به همین خاطر است که این دو تکنولوژی با یکدیگر سازگار نیستند. مثلاً یک گوشی که صرفاً از استاندارد Qi پشتیبانی می‌کند را نمی‌شود با پد مخصوص PMA شارژ کرد.
استاندارد Rezence یا A4WP
استاندارد رزنس از «تشدید مغناطیسی» برای شارژ بی‌سیم استفاده می‌کند. استفاده از تشدید مغناطیسی به این معنی است که برای شارژ شدن دستگاه گیرنده‌ی شارژ بی‌سیم، نیازی نیست که الزاماً شارژ و خود دستگاه با یکدیگر در تماس باشند؛ ولی در هر صورت برای عملکرد صحیح، دستگاه گیرنده، باید در محدوده‌ی مشخصی از شارژر قرار داشته باشد.
در این روش مسلماً هرچه دستگاه گیرنده‌ی شارژ بی‌سیم به شارژر نزدیک‌تر باشد، انتقال انرژی بهینه‌تر اتفاق افتاده و در نهایت دستگاه در زمان کوتاه‌تری شارژ خواهد شد. این استاندارد انتقال توان تا 50 وات و تا فاصله 5 سانتی‌متر را پشتیبانی می‌کند.
انتقال توان در فرکانس 6.78 MHz انجام می‌شود و تا حداکثر 8 وسیله می‌توانند از یک منبع انتقال، انرژی دریافت کنند. همچنین یک سیستم بلوتوث نیز به منظور کنترل انتقال توان و جلوگیری از انتقال توان به وسایل غیر هماهنگ نیز در این مجموعه در نظر گرفته شده است.
در شکل پایین یک میز تجهیز شده با سیستم انتقال توان رزنس نشان داده شده است که با قرار دهی تجهیزات مختلف بر روی آن، در وسایلی که به این استاندارد مجهز شده باشند، شارژ به صورت اتوماتیک شروع می‌شود و یا تجهیزاتی از قبیل لامپ، روشن می‌شوند.
استاندارد SAE
مهمترین استانداردهای حوزه خودرو توسط انجمن خودرو (موسسه SAE) ارائه شده است. انتقال توان الکتریسیته عموماً برای خودروهای برقی و یا هیبرید پلاگین مطرح است که در حال حاضر اکثراً با اتصال سیستم شارژ خودرو به شبکه برق و به کمک سیم انجام می‌گیرد. خودروهای هیبرید پلاگین، خودروهایی هستند که علاوه بر موتور سوخت فسیلی خود از شبکه برق نیز برای شارژ باطری‌هایشان استفاده می‌کنند.
استاندارد J2954 اولین بار در سال 2016 و با عنوان “انتقال بی سیم توان برای خودروهای برقی یا پلاگین با کاربری سبک و روش هم محور سازی” ارائه و در سال 2019 مورد بازبینی قرار گرفت. این استاندارد هم از میدان مغناطیسی برای انتقال برق به خودروی الکتریکی استفاده می‌کند.
پیشنهاد مطالعه:
