Wireless Power
Verschiedene Verfahren, unterschiedliche Standards
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Magnetische Resonanz (MR)
Der A4WP-Standard verwendet eine bidirektionale Bluetooth-Low-Energy-Funkverbindung (BLE) zur Kommunikation und Regelung des Leistungsbedarfs für das zu ladende Gerät. Qi und PMA verwenden eine unidirektionale, Band-interne Kommunikationsmethode auf Basis der Lastmodulation, um so die Leistungsregelungsinformationen zurück an den Sender zu kommunizieren. Die Qi-Methode ist einfach und kostengünstig, kann aber nur einen Empfänger bedienen. Sie ist begrenzt auf eine niedrige Datenraten und anfällig gegen systemerzeugte elektromagnetische Störungen.
MR weist einige Herausforderungen bei der Implementierung auf, an denen gerade gearbeitet wird. Der MR-Empfänger verwendet einen LC-Schwingkreis mit einem hohen Gütefaktor (Q), der direkt mit der Resonanzfrequenz betrieben wird. Die Herausforderung ist, den Schwingkreis über der Temperatur und Spannung mit einer festen Resonanzfrequenz abzustimmen. Driftet der Schaltkreis, sinkt der Wirkungsgrad. MI-Standards sind hingegen einfacher umzusetzen, da sie immer über der Resonanzfrequenz arbeiten und daher keine Schaltungen mit hoher Güte oder präzise passive Bauelemente benötigen.
Die Kosten für die Bauteile mit höherer Toleranz in einem MR-Schaltkreis werden jedoch durch die günstigeren Kosten für die Spule ausgeglichen. Die ungeschirmte MR-Empfangsspule ist zudem kleiner und mit einem dünneren Draht ausgestattet als die MI-Spule. Damit sinken auch die Kosten für dieses entscheidende Bauteil.
Mechanisch gesehen ist MI ein eng gekoppeltes System, wobei die Sende- und Empfangsspulen direkt übereinander angeordnet sind und somit die Leistungsübertragung ermöglichen. Damit lässt sich eine Ferrit-Abschirmung direkt über und unter den Spulen anbringen (Bild 2).
Diese Ferrit-Abschirmungen sind auf zwei Arten nützlich: Erstens verbessern sie den kreisförmigen Fluss der magnetischen Feldlinien, da dieser enger an den Spulen gehalten wird und somit eine bessere Kopplung ermöglicht. Zweitens verringern die Abschirmungen die elektromagnetische Strahlung, die aus dem System austritt.
MR ist ein lose gekoppeltes System, d.h., der Empfänger kann sich in einigem Abstand entfernt vom Sender befinden (Bild 3). Ferrit-Abschirmungen erzielen hier nicht die Vorteile wie bei MI-Implementierungen.
Ein Problem, das die Zunahme öffentlich verfügbarer, drahtloser Ladeeinrichtungen wie Lade-Pads, Hot-Spot-Tische, Arbeitsplatten und andere Oberflächen an Orten wie Flughäfen, Cafés und Unterhaltungseinrichtungen behindern kann, ist die Existenz der beiden konkurrierenden MI-Standards Qi und PMA. Beide Standards sind zuverlässig und können daher beide ihren Weg in öffentliche „Wireless-Power Hot Spots“ finden. Wenn Mobiltelefone nur einen Standard unterstützen, können deren Nutzer nur bestimmte Wireless-Power Hot Spots aufsuchen, die ihr jeweiliges Gerät unterstützen. Dies führt dazu, dass die Akzeptanz dieser Technik beim Verbraucher sinkt.
Sowohl die MR- als auch die MI-Technik haben eine Zukunft, da beide Techniken einzigartige Eigenschaften bieten und verschiedene Wireless-Power-Anwendungen adressieren können. Konkurrierende Standards sind ein Vorteil, da sie helfen, Innovationen voranzutreiben. Sie sorgen aber auch für Verwirrung und können den Verbraucher frustrieren. Mit der Verfügbarkeit von Dual-Mode-Empfängern für MI wird dieses Problem gelöst. Diese Empfänger können tragbare Geräte nahtlos und automatisch an den jeweiligen Wireless-Power-Standard anpassen.
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