Indukční nabíjení smartphonů v autě je stále populárnější. To je důvod, proč stále více výrobců OEM instaluje indukční nabíjecí stanice. Tento článek ukazuje, jaké výzvy existují ve vývoji této technologie a jak bude vypadat budoucnost používání smartphonů ve vozidlech.
Smartphony se staly nedílnou součástí každodenního života mnoha lidí. Podle studie Ericssonu bude do příštího roku celosvětově zhruba 6.1 miliardy uživatelů chytrých telefonů. To odpovídá asi 75 procentům dnešní světové populace. V Německu bylo v roce 57 přibližně 2018 milionů uživatelů chytrých telefonů a jsou obzvláště populární ve věkové skupině 14 až 49 let s podílem uživatelů přesahujícím 95 procent.
Změnil se i způsob, jakým používáme mobilní telefony: Zatímco první mobilní telefony byly vhodné pouze pro telefonování, chytré telefony jsou dnes důležitými komunikačními zařízeními v každodenním životě. Ať už jde o videohovory, textové zprávy, aplikace, poslech hudby nebo surfování na internetu – smartphonu se dotkne průměrně 2,617 XNUMXkrát denně, jak zjistila studie amerického institutu pro výzkum trhu dscout.
Aplikace náročné na spotřebu vybíjejí baterii
Mnoho uživatelů chytrých telefonů má své zařízení stále u sebe a chtějí ho používat všude – dokonce i v autě. Studie ukazují, že 70 procent cestujících používá své chytré telefony při řízení. Nejenže uskutečňují hovory, ale také využívají energeticky náročné aplikace, jako je GPS navigace, možnosti infotainmentu (podcasty, internetová rádia a seznamy skladeb), hlasem ovládané textové zadávání, úpravy nastavení vozidla (klimatizace a pozice sedadel) nebo výměna dat s mrak.
Všechny tyto aplikace snižují výdrž baterie smartphonů. Před patnácti lety by plné nabití mobilu trvalo asi týden. Dnes je průměrná životnost baterie pouze jeden den.
To ani nepočítá s rozšiřováním sítí LTE a LTE Advanced, které budou spotřebovávat více energie. Nabíjení smartphonu ve vozidle je proto o to důležitější pro zvýšení komfortu cestujících ve vozidle. Nabíjení smartphonu přes USB v autě je obvykle nepohodlný postup – nepasují zástrčky, často chybí adaptér, připojování za jízdy je nebezpečný, provoz ohrožující provoz a nabíjecí kapacita na USB portu je často příliš nízká. rychlé nabíjení. To lze napravit nabíjením prostřednictvím „bezdrátového nabíjení“, které stále více výrobců OEM integruje do svých vozidel.
Struktura bezdrátových nabíjecích jednotek
Technologie bezdrátového nabíjení je založena na vynálezu vizionáře Nikoly Tesly, který vytvořil již v roce 1891: bezdrátový, „indukční“ přenos energie pro provoz žárovek. S indukčním nabíjením – tedy bezdrátovým přenosem energie jako u elektrického zubního kartáčku a jeho základní stanice – se vstupní napětí mění na konstantní výstupní napětí, podobně jako u standardního spínaného zdroje. Rozhodující rozdíl oproti napájecímu zdroji je v tom, že cívky použité v napájecím zdroji jsou při bezdrátovém nabíjení instalovány samostatně ve vysílači a přijímači. Střídavým proudem v cívkách vysílacího modulu se vytváří magnetické pole o frekvenci mezi 105 kHz a 205 kHz. Toto magnetické pole přenáší energii do přijímacího zařízení, ve kterém se vytváří napětí.
Výzvy v bezdrátovém nabíjení
Elektromagnetická kompatibilita
Vývoj a zavedení bezdrátových nabíjecích systémů představuje řadu konstrukčních výzev. Jedna se týká elektromagnetické kompatibility (EMC). V automobilových aplikacích jsou na ně právem kladeny přísné požadavky. EMC označuje neúmyslné generování, vysílání a absorpci elektromagnetické energie, která může způsobit nežádoucí účinky na elektrický systém, jako je elektromagnetické rušení (EMI). Bezdrátové nabíjení může také nepříznivě ovlivnit systém bezklíčového vstupu (klíčenka) vytvářením nežádoucích elektromagnetických polí.
Funkce klíčenky nesmí za žádných okolností rušit systém bezdrátového nabíjení elektromagnetickým zářením. Konstrukční výzva se ještě více zviditelní, když řidič umístí klíčenku na bezdrátovou nabíjecí stanici nebo do její blízkosti. Pokud je například klíčenka při nabíjení na bezdrátové nabíjecí stanici/platformě, klíč nemusí rozpoznat požadavek vozidla a poté nereagovat. Auto nešlo nastartovat. Vývoj pokročilých technik EMC stínění je nezbytným předpokladem pro zajištění koexistence bezdrátového nabíjecího systému s klíčenkou.
Vnitřní teplota
Další výzva pro bezdrátové nabíjení se týká tepelné citlivosti. Extrémní teploty mají negativní vliv nejen na mobilní zařízení, ale také na nabíjecí stanici. Typická provozní teplota pro mobilní telefon se pohybuje mezi 0 a 35 °C. V létě se však interiér vozidla, které stojí například na slunném parkovišti, může zahřát na hodně přes 35 °C. nabíjecí systém není vhodně navržen a chráněn, takové prudké zvýšení teploty může způsobit poškození, které jej znemožní provozu.
řízení teploty
Při bezdrátovém přenosu energie se ve smartphonu generuje teplo, které může prodloužit proces nabíjení. Proto optimalizovaný tepelný management hraje důležitou roli při zkrácení doby nabíjení.
Účinnost
Při přenosu z nabíjecí stanice do telefonu se přirozeně ztrácí část energie. Mnoho bezdrátových nabíjecích systémů může dosáhnout maximální účinnosti pouze 65 % i za perfektních podmínek. Bezdrátové nabíječky Molex se však mohou pochlubit účinností 72 % (měřeno od autobaterie po baterii mobilního telefonu).
Konstrukce
Současné jednotky jsou navrženy tak, aby byly schopny překlenout vzdálenosti až 4 mm. Větší vzdálenosti jsou možné, ale vyžadují vyšší přenosovou energii, což má zase negativní vliv na kritickou EMC v uzavřeném vozidle.
Konkurenční komunikační protokoly
Bezdrátový nabíjecí systém musí fungovat s každým telefonem s indukční technologií nabíjení bez ohledu na polohu telefonu na nabíjecí stanici. Kromě toho má každý interiér vozidla své vlastní speciální vlastnosti, včetně ergonomického designu a elektronické funkčnosti. Potřebujeme jednotnou platformu, kterou lze snadno a levně integrovat do konstrukčních požadavků všech vozidel.
Aby bylo dosaženo maximálního pokrytí zařízení, měly by být bezdrátové nabíjecí jednotky vybaveny hardwarem, který splňuje co nejširší škálu požadavků. V minulosti však byla možná použití omezena různými standardy. Zvítězil standard „Qi“ (vyslovujte „Tschi“) konsorcia Wireless Power Consortium (WPC), které je na trhu od roku 2008 a sdružuje přes 570 společností včetně Samsungu, Apple, Sony a téměř všech poskytovatelů smartphonů Android. Skupina Consumer Electronics for Automotive (CE4A), ve které jsou zastoupeni přední výrobci automobilů jako BMW, Audi a Daimler, se v roce 2012 rozhodla používat Qi jako běžný standard.
Přestože je většina modelů smartphonů z výroby navržena pro bezdrátové nabíjení, stále existují modely, které bezdrátově nabíjet nelze. V blízké budoucnosti bude rozhodujícím nákupním faktorem pro majitele smartphonů to, který smartphone je kompatibilní s Qi.
Bezdrátové nabíjení s nejlepšími vlastnostmi příjmu a přenosu
Obecným problémem při používání smartphonu v autě je útlum signálu nebo ztráta signálu. Auto se chová jako Faradayova klec a je tedy velmi dobře stíněné. Telefonování ve vozidle může být problém. Smartphony v průměrném autě střední třídy ztrácejí přibližně 12 až 15 dB intenzity pole. To znamená, že pouze 1/16 až 1/32 rádiového signálu ze smartphonu se dostane ven, což velmi ovlivňuje kvalitu telefonních hovorů a datových připojení. Pomocí inteligentní elektronické součástky (kompenzátoru) jsou tyto ztráty vyrovnány tak, aby příjem ve vozidle byl stejně dobrý jako ve standardních situacích. Kompenzátor se může připojit k chytrému telefonu prostřednictvím spojky blízkého pole zabudované do bezdrátové nabíječky a kompenzuje ztráty signálu ve vozidle rovným připojením ke smartphonu a externí anténě. Kompenzuje tak ztrátu signálu a umožňuje optimální kvalitu hlasu a datové připojení.
Funkce pro výběr modulu bezdrátového nabíjení
Je důležité, aby si nabíječka všimla přiložení smartphonu na nabíjecí stanici (teprve pak se generuje magnetické pole, předtím se žádná energie neabsorbuje ani neuvolňuje), kdy je plně nabitý a následně se sama automaticky vypne. Musí také rozpoznat, zda je telefon vůbec kompatibilní se standardem Qi, a pokud tomu tak není, okamžitě jej vypnout, aby ochránil smartphone před poškozením nebo rušením. Pro výrobce OEM je také důležité, že moduly lze přizpůsobit jejich potřebám. To platí jak pro technické, tak i pro design závislé specifikace.
Existují například bezdrátové nabíječky pro vertikální instalaci, ale také takové, které se instalují pod středovou loketní opěrku nebo před hlavici řadicí páky, na které příslušný smartphone bezpečně spočívá. Je důležité, aby design indukční nabíjecí plochy ladil s vozem a byl uživatelsky příjemný. To platí pro všechny cestující ve vozidle, proto jsou k dispozici řešení i pro zadní část interiéru.
Kromě toho je výkonnostní třída přenosu výkonu důležitým kritériem výběru pro výrobce vozidla. Moderní smartphony jsou schopny nabíjet baterii více než 5 W. Známí poskytovatelé mobilních telefonů v současné době nabíjejí své telefony v režimu Fast Charge s cca. 8 W. Existuje také několik modelů, které nabíjejí baterii cca. 10 W. Standard Qi zajišťuje přenos energie až 15 W. V průběhu vývoje baterie bude v budoucnu možné nabíjet telefony ještě vyššími kapacitami.
Budoucí trh s bezdrátovým nabíjením
V dohledné době se bezdrátové nabíjení stane každodenní součástí automobilového sektoru. Vozidlo je vnímáno jako obytný prostor. A jelikož se smartphone stal přirozeným společníkem pro 6.1 miliardy uživatelů ve většině životních situací, musí fungovat i v autě. Z toho vyplývá požadavek na výrobce OEM, aby integrace chytrých telefonů do automobilového prostředí byla co nejpohodlnější. Bezdrátové nabíjení je odpovědí na tento požadavek.
Ale zatímco se bezdrátové nabíjení ve vozidlech stále více prosazuje, vývoj pokračuje. V příštích dvou až třech letech budou mít budoucí generace zařízení možnost nabíjet více zařízení paralelně a zároveň být zpětně kompatibilní se staršími standardními verzemi. Fotoaparáty a nositelná zařízení, jako jsou hodinky, to dělají už dnes. To budou v budoucnu podporovat i další koncová zařízení – například herní konzole, dětské hračky nebo nářadí.
Obzvláště vzrušující pro další vývoj trhu bezdrátového nabíjení – zejména v automobilovém sektoru – je integrace standardu Near Field Communication (NFC), s nímž jsou možné další aplikace, které vyžadují vysokou bezpečnost dat. Díky kombinaci s NFC lze technologii bezdrátového nabíjení využít i k autentizaci, což umožňuje mnoho dalších případů použití pro připojený vůz. Příkladem je automatické ukončení procesu pronájmu pro sdílení aut, automatizované platební procesy, například při stahování aktuálních, doplňkových map nebo informací o rozšířené realitě.
Na této cestě jsou nezbytná vysoce kvalitní řešení bezdrátového nabíjení, která nabízí OEM příležitost vyvinout jedinečná a pohodlná řešení pro koncového zákazníka.
