Einführung
Eines Tages können Sie Ihr Telefon jederzeit und überall aufladen, indem Sie es einfach auf das Telefon legen. Essen, Karaoke singen, Füße waschen, Kaffee trinken, Eintopf essen, chatten, Zug fahren, fliegen... Egal, wo Sie sind, Sie können Ihr Telefon aufladen, indem Sie es einfach auf das Telefon legen. Früher hielten wir das für eine magische Sache. Aber jetzt wird die Magie nach und nach erkannt und wird zur täglichen Routine. Heute wollen wir einen Blick auf die Vergangenheit und die Gegenwart dieser magischen Technologie werfen.
Was ist kabelloses Laden?
Ein kabelloses Ladegerät ist ein Ladegerät, das kein herkömmliches Ladekabel zum Anschluss an das aufzuladende Endgerät verwendet. Es nutzt die neueste kabellose Ladetechnologie, um elektrische Energie durch das zwischen Spulen erzeugte magnetische Wechselfeld zu übertragen. Die Technologie der induktiven Kopplung wird zu einer Brücke zwischen Ladestationen und Geräten.
Für die drahtlose Ladetechnik wurden 2007 20 Patente erteilt. Mehrere Geräte können eine Ladestation nutzen. Eines Tages wird es das kabelgebundene Laden von Mobiltelefonen, MP3-Playern, Elektrowerkzeugen und anderen Stromadaptern nicht mehr geben.
Wie ist die kabellose Ladetechnologie entstanden bzw. entwickelt worden?
Bereits in den 1830er Jahren entdeckte Michael Faraday, dass Veränderungen des umgebenden Magnetfeldes einen elektrischen Strom in einem Draht induzieren können.
In den 1890er Jahren meldete der serbische Wissenschaftler Nikola Tesla das erste Patent an.
Leider hat sich die Forschung in diesem Bereich ein Jahrhundert lang verzögert. Das größte Hindernis war, dass die Übertragungseffizienz zu gering und gefährlich war. Elektromagnetische Strahlung eignet sich nur zur Übertragung von Informationen, nicht von Energie. Da die Strahlung keine Richtwirkung hat, wird die Energie nutzlos im Raum vergeudet. Einige Leute haben sich vorgestellt, gerichtete elektromagnetische Strahlung zu verwenden, wie z. B. Laser, aber das ist nicht sehr praktisch und extrem gefährlich.
Professor Xu Shuyuan von der Abteilung für Elektrotechnik an der City University of Hong Kong hat vor einigen Jahren erfolgreich eine "drahtlose Batterieladeplattform" entwickelt. Sie kann mehrere elektronische Geräte ohne externe Kabel auf eine Ladeplattform stellen. Das Aufladen erfolgt automatisch durch niederfrequente elektromagnetische Felder, und die Ladezeit ist dieselbe wie bei herkömmlichen Ladegeräten. Allerdings ist bei dieser Technologie immer noch ein Kontakt zwischen dem Produkt und dem Ladegerät erforderlich, und es wird hauptsächlich das Prinzip der elektromagnetischen Nahfeldkopplung verwendet.
Forscher am Massachusetts Institute of Technology haben neue Fortschritte bei der drahtlosen Energieübertragung erzielt. Sie nutzten eine zwei Meter entfernte Stromquelle, um eine 60-Watt-Glühbirne "über den Boden" zum Leuchten zu bringen.
Die von Soliacic entwickelte, nicht strahlende drahtlose Energieübertragung hat eine Entfernungsgrenze, und je kleiner der Empfänger ist, desto kürzer ist die Entfernung. Er berechnete, dass ein Objekt von der Größe eines Laptops innerhalb weniger Meter drahtlose Energieübertragung empfangen kann, "so dass die Installation eines Senders in jedem Zimmer Laptops im ganzen Haus mit Strom versorgen kann".
Soljacic hofft, die Effizienz auf 70% bis 80% steigern zu können, indem er andere Materialien verwendet und die Technologie verbessert. Sie glauben, dass die verbesserten Geräte innerhalb von 3 bis 5 Jahren in der Lage sein werden, Laptops, Mobiltelefone und andere Geräte kabellos aufzuladen.
Wie funktioniert das kabellose Aufladen?
Wenn wir über kabellose Ladetechnik sprechen, müssen wir zuerst über die Tesla-Spule sprechen. Ich glaube, dass Menschen, die in der Schule Physik studiert haben, die Tesla-Spule, die 1891 von Nikola Tesla erfunden wurde, nicht unbekannt ist. Sie ist der Prototyp aller heutigen kabellosen Ladetechnologien.
Das Prinzip ist umgangssprachlich sehr einfach, es ist das "Prinzip der magnetischen Resonanztechnik", das wir im Physikunterricht der Mittelstufe gelernt haben. Einfacher ausgedrückt: Strom erzeugt Magnetismus, und Magnetismus erzeugt Strom! Das Magnetfeld wird von der Spule erzeugt und dann durch die Empfangsspule geleitet, um das Magnetfeld in Strom umzuwandeln.
Teslaspulen bestehen im Wesentlichen aus zwei Spulen, von denen eine an eine Stromquelle angeschlossen ist, deren Stromrichtung sich im Laufe der Zeit periodisch ändert. Unter der Einwirkung dieses Stroms erzeugt die erste Spule ein sich ständig änderndes Magnetfeld im Raum, und die zweite Spule wird in diesem Magnetfeld induziert, um Strom zu erzeugen, wodurch die Glühbirne auf der zweiten Spule zum Leuchten gebracht wird. Ersetzt man diese Glühbirne durch eine Batterie, wird daraus ein kabelloses Laden. Das Prinzip kann grob wie folgt verstanden werden: Wenn die Saiten vibrieren, werden die Vibrationswellen auf die umliegenden Objekte übertragen, so dass diese ebenfalls vibrieren.
Genauer gesagt, nutzt das drahtlose Ladesystem hauptsächlich das Prinzip der elektromagnetischen Induktion, um die Energieübertragung durch Energiekopplung über Spulen zu erreichen. Wie in der Abbildung dargestellt, wandelt die Eingangsseite des Systems das Wechselstromnetz über eine Vollbrückengleichrichterschaltung in Gleichstrom um oder verwendet einen 24-V-Gleichstromanschluss, um das System direkt mit Strom zu versorgen, wenn das System in Betrieb ist.
Die vom Leistungsmanagementmodul ausgegebene Gleichstromleistung wird von einem aktiven 2M-Quarzoszillator-Wechselrichter in hochfrequente Wechselstromleistung umgewandelt, um die Primärwicklung zu versorgen. Die Energie wird durch zwei Induktionsspulen gekoppelt, und der von der Sekundärspule abgegebene Strom wird durch eine Empfangsumwandlungsschaltung in Gleichstrom umgewandelt, um die Batterie zu laden.
Ein sich änderndes magnetisches Feld erzeugt ein sich änderndes elektrisches Feld, und ein sich änderndes elektrisches Feld erzeugt ein sich änderndes magnetisches Feld. Die Größe dieser beiden Felder hängt mit ihren Änderungsraten zusammen. Die Änderungsrate der Sinusfunktion ist eine weitere Sinusfunktion, so dass sich die elektromagnetischen Wellen ausbreiten können. Die Erzeugung einer induzierten Spannung hängt mit der Änderung des magnetischen Flusses zusammen, so dass das sich ändernde Magnetfeld im Inneren der Spule eine induzierte Spannung erzeugt, wodurch der Ladevorgang abgeschlossen wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Prinzip des drahtlosen Ladens von Mobiltelefonen darin besteht, die Primär- und Sekundärseite gewöhnlicher Transformatoren zu trennen, um den Zweck des drahtlosen Ladens zu erreichen. Natürlich ist die Arbeitsfrequenz des drahtlosen Ladens relativ hoch, und sogar der Eisenkern kann weggelassen werden, um Energie direkt zwischen den Spulen zu übertragen.
Merkmale des kabellosen Ladens
1) Theoretisch ist die kabellose Ladetechnik sicher und unschädlich für den menschlichen Körper. Das beim kabellosen Laden verwendete Resonanzprinzip ist die Magnetfeldresonanz, die nur zwischen Spulen übertragen wird, die auf der gleichen Frequenz schwingen, und andere Geräte können das Band nicht empfangen. Außerdem ist das Magnetfeld, das bei der drahtlosen Ladetechnik verwendet wird, für den menschlichen Körper unschädlich. Die kabellose Ladetechnik ist jedoch eine neue Ladetechnik, und viele Menschen befürchten, dass es bei der kabellosen Ladetechnik zu Problemen kommen wird, wie bei den ersten Wi-Fi- und Handy-Antennenmasten, aber tatsächlich ist die Technik selbst harmlos.
2) Die kabellose Ladetechnologie nutzt die magnetische Resonanz zur Übertragung elektrischer Energie in den elektrischen und magnetischen Feldern zwischen dem Ladegerät und dem Gerät, wobei die Spule und der Kondensator eine Resonanz zwischen dem Ladegerät und dem Gerät bilden.
3) Dieses System kann im Leben und in der Produktion breite Anwendung finden, z. B. in Ladebereichen für Elektrofahrzeuge und bei der Stromübertragung für Computerchips. Bis dahin wird die für das mit dieser Technologie entwickelte Ladesystem erforderliche Ladezeit nur noch das Einhundertfünfzigfache der heutigen betragen.
4) Die Konversionsrate war schon immer ein Grund zur Sorge für viele Menschen. Die MIT-Forschung zeigt, dass der Verlust bei der kabellosen Ladetechnologie geringer ist als bei der kabelgebundenen Ladetechnologie. Die Umwandlungsrate des kabellosen Ladens ist um mehrere Prozentpunkte höher als die des kabelgebundenen Ladens. Die hohe Umwandlungsrate ist auch ein Schlüsselfaktor für den weltweiten Einsatz von kabellosen Ladegeräten. Die kabellose Ladetechnologie ist jedoch auch durch die Entfernung begrenzt. Die künftige Entwicklung wird zwangsläufig das Problem der genauen Positionierung der Bänder und der Magnetfeldbereiche für die Übertragung über große Entfernungen lösen müssen.
5) Der Kernchip ist eine der Schwierigkeiten bei der Anwendung der drahtlosen Ladetechnologie in Produkten. Der Chip steuert die Reichweite der Strahlung, die Frequenz des Magnetfelds und andere Parameter.
Verschiedene Arten des kabellosen Ladens
Es gibt viele Arten von kabellosen Ladegeräten auf dem Markt. Welche Arten von kabellosen Ladegeräten gibt es also? Werfen wir einen Blick darauf!
▼ Kabelloses Laden auf der Basis
Das Design mit dem kleinen Scheibenfuß ist derzeit das Mainstream-Design für kabelloses Laden. Egal ob Samsung, Huawei, Xiaomi oder Drittanbieter, sie nutzen das kabellose Laden grundsätzlich mit diesem Design.
▼ Vertikaler Ständer zum kabellosen Aufladen
Das kabellose Ladegerät mit vertikalem Ständer hat ein ähnliches Ladedesign wie die kabellose Ladestation, ist aber benutzerfreundlicher. Dieses kabellose Ladegerät kann überall platziert und aufgeladen werden, ohne durch Datenkabel gebunden zu sein. Es kann auch als Ständer für das Mobiltelefon verwendet werden, so dass die Nutzer während des Ladens mit WeChat chatten, Nachrichten lesen usw. können.
▼ Separates Gehäuse zum drahtlosen Aufladen
Das abnehmbare, drahtlos aufladbare Back Clip Case ist mit drahtloser Ladetechnologie ausgestattet. Dieses kabellose Ladegerät unterscheidet sich von der herkömmlichen Powerbank mit Steckverbindung auf der Rückseite. Es nimmt magnetische Induktion aufladen, und das Mobiltelefon kann durch Adsorbieren es aufgeladen werden.
Das Ein- und Ausstecken sowie das Loswerden von Datenkabeln kann vollständig vermieden werden, und Sie können während des Ladens telefonieren, Fotos machen, usw. Man kann sagen, dass der kabellose Ladeclip das Aufladen flexibler und das kabellose Aufladen im Freien bequemer machen kann.
▼ Kabellos aufladbare Powerbank
Die kabellose Lade-Powerbank ist eine kabellose Ladefunktion, die kabellose Lade- und Powerbank-Technologie kombiniert. Einfach ausgedrückt ist dies eine kabellose Lade-Powerbank, die kabellos und mit einem Datenkabel aufgeladen werden kann.
Der spezielle kabellose USB-Ladeanschluss unterstützt die Schnellladeprotokolle QC3.0 und Huawei FCP, mit denen Mobiltelefone schnell aufgeladen werden können. Darüber hinaus kann das drahtlose Ladedesign zusammen mit zwei Datenleitungsschnittstellen bis zu drei Mobiltelefone gleichzeitig aufladen.
▼ Kabelloses Laden im Auto
Kabelloses Laden im Auto ist ein Lademodus mit einer im Auto montierten Halterung und kabellosem Ladedesign. Es ist vor allem bequem für Handy-Navigation und Laden im Auto, und es ist auch sehr praktisch.
Das kabellose Laden im Auto ist dasselbe wie das normale kabellose Laden. Das Telefon muss nicht eingesteckt werden. Es kann mit einer Hand hineingelegt werden und wird automatisch geladen. Derzeit unterstützen die meisten von ihnen nur die iPhone 8-Serie und iPhone X-Handys.
Tipps für die Auswahl des richtigen kabellosen Ladegeräts
- Klärung der Version des Ladeprotokolls
Derzeit gibt es zwei wichtige internationale Industriestandards für das drahtlose Laden. Der eine ist der QI-Standard des Wireless Power Consortium (WPC), der andere ist der der AirFuel Alliance. Diese beiden Standards haben einheitliche Vorschriften für die Leistung, die technischen Parameter, die Kompatibilität, die Sicherheit usw. von Produkten zum drahtlosen Laden und verfügen über strenge Zertifizierungsstandards.
Der Qi-Standard für drahtloses Laden ist ein sehr ausgereifter Standard, der bereits 2008 eingeführt wurde. Viele der heute auf dem Markt befindlichen Android-Handys verwenden diesen Standard.
Die Lademethode kommt ohne Kabel aus, und das Mobiltelefon kann direkt durch Auflegen auf das Ladepad aufgeladen werden.
- Versuchen Sie, eine Leistung von 20 W oder mehr zu wählen.
Da die Technologie immer ausgereifter wird, streben immer mehr Menschen nach einer höheren Ladegeschwindigkeit. Der Zukunft zuliebe empfehlen wir Ihnen, beim Kauf eines kabellosen Ladegeräts ein Gerät mit einer Leistung von mehr als 20 W zu wählen.
Jeder weiß, dass die maximale Leistung, die das kabellose Laden auf dem iPhone 16 unterstützt, nur 15 W beträgt. In der Zukunft, mit dem Upgrade der Software-System, iPhone16 Unterstützung für drahtloses Laden wird allmählich zu erhöhen, und es ist nur eine Frage der Zeit, bevor es höhere Leistung zu entsperren.
Kaufen Sie also ein leistungsstarkes kabelloses Ladegerät, das Sie die ganze Zeit über verwenden können.
- Die Temperatur des kabellosen Ladegeräts muss kontrollierbar sein
Während des kabellosen Ladens geht ein gewisser Teil der Energie verloren. Dieser Teil der Energie wird in Wärme umgewandelt, die das Telefon und das drahtlose Ladegerät warm hält. Ein hochwertiges kabelloses Ladegerät kann die Temperatur auf unter 40℃ regeln, was sich warm anfühlt und zum normalen Bereich gehört. Es verfügt auch über eine Temperaturkontrollfunktion, die die Stromversorgung automatisch unterbricht, wenn die Temperatur zu hoch ist.
- Wählen Sie Produkte von großen Herstellern und professionellen Marken
Das Prinzip der kabellosen Ladegeräte scheint einfach zu sein, aber die Leistung ist sehr speziell. Es gibt nicht nur Unterschiede in der Ladeeffizienz, der Ladegeschwindigkeit und der Ladetemperatur, sondern auch in der Sensorempfindlichkeit, der Stabilität, der Sicherheit, der Haltbarkeit, dem Überspannungsschutz, der Fremdkörpererkennung usw. Produkte mit einem Preis von nur 30 Yuan können auch grundlegende drahtlose Ladefunktionen haben, aber die Leistung und Qualität sind viel schlechter, das Ladeerlebnis ist stark eingeschränkt, die Lebensdauer ist relativ kurz, die Schäden am Mobiltelefon sind relativ groß, und es gibt sogar gewisse Sicherheitsrisiken.
- Was ist ein angemessener Preis?
Reiche Leute wollen kabellose Ladegeräte von Mophie und Belkin kaufen, die bereits auf der offiziellen Website von Apple zum Verkauf angeboten werden. Dagegen ist nichts einzuwenden, reiche Leute können tun, was sie wollen.
In Bezug auf die Ladegeschwindigkeit, das Aussehen, das Design und andere Aspekte unterscheidet es sich nicht wesentlich von den kabellosen Qi-Ladegeräten anderer Hersteller, die etwa 30$ kosten. Der Preis für ein reguläres kabelloses Ladegerät liegt also bei 30$. Natürlich, wenn Sie höhere Anforderungen an Größe, Aussehen und Innovation haben, wird der Preis höher sein.
Die Zukunft des kabellosen Ladens
Die Entwicklung jeder Technologie basiert auf den Grundsätzen der Sicherheit, des Komforts und der Effizienz. In Zukunft wird sich die Verbesserung und Entwicklung der kabellosen Ladetechnologie natürlich an diesen Aspekten orientieren. Meiner persönlichen Hoffnung (oder Idealvorstellung) zufolge sollte die Zukunft des kabellosen Ladens nach der Reifung der Technologie folgendermaßen aussehen:
1) Sicherheit
Es gibt keine Faktoren wie Strahlung, Leckagen usw., über die man sich Sorgen machen müsste.
2) Bequemlichkeit
Wie zu Beginn des Artikels erwähnt, gibt es überall Ladestationen, ob im Auto, im Büro, im Café, im Restaurant, am Bahnhof usw. Solange Ihr Gerät keinen Strom hat, solange Sie es aufladen müssen, gibt es jederzeit und überall Lademöglichkeiten, und Sie müssen nicht die Angst ertragen, dass das Telefon keinen Strom mehr hat.
3) Effizienz
Da es effizient ist, kann es natürlich viele Geräte gleichzeitig aufladen, darunter mehrere Mobiltelefone, mehrere Autos usw. Wenn Sie sonst in der Schlange warten müssen, um ein Gerät nach dem anderen aufzuladen, verliert es seinen größten Nutzen, oder?
Eines der idealsten Szenarien ist die Installation eines kabellosen Ladegeräts zu Hause, so dass jedes elektrische Gerät zu Hause, sei es ein Computer, ein Mobiltelefon, ein Fernseher oder ein Elektroauto, jederzeit voll mit Strom versorgt werden kann. Ist das nicht ein wundervolles Leben, oder?
4) Schnell
Schnelligkeit ist eigentlich eine Art von Effizienz. Lassen Sie uns darüber getrennt sprechen.
Die wichtigste Funktion, die das kabellose Laden noch nicht erreicht hat, ist die Geschwindigkeit. Es dauert zwei Stunden, um einen Akku mit einem kabelgebundenen Ladegerät vollständig aufzuladen, aber vier Stunden, um einen Akku mit einem kabellosen Ladegerät vollständig aufzuladen. Diese Ladegeschwindigkeit ist zweifellos der größte Schwachpunkt, der eine schnelle Verbreitung verhindert.
Wenn die kabellose Ladetechnologie in der Zukunft ausgereift ist, wird ein Mobiltelefon, das mit einem kabelgebundenen Ladegerät zwei Stunden zum vollständigen Aufladen braucht, in zehn Minuten nur noch eine Stunde oder sogar eine halbe Stunde brauchen. Wie viel bequemer wird das sein. Bis dahin wird es selbstverständlich und unzweifelhaft sein, dass alle kabelgebundenen Geräte durch kabellose Geräte ersetzt werden.
Das kabellose Laden ist eine relativ neue Technologie, die sich noch in der Entwicklungsphase befindet. Ihre Technologie wird von Tag zu Tag ausgereifter. Ich glaube, dass mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technik bald der Tag kommen wird, an dem das kabellose Laden das kabelgebundene Laden ersetzt und das kabelgebundene Laden aus der Welt verschwindet.
