15.11.2013
В числе первых о ведущихся разработках в области бесконтактных зарядных устройств заявили такие гиганты как Murata, Texas Instruments, Nokia, Powermat, Energizer и др. Но только один из производителей телефонов и смартфонов – Nokia– уже выпустил и начал широкую продажу таких устройств. Правда, в основном, на зарубежных рынках. В России также начинает появляться интерес к данной тематике. Например, инновационная компания «Высокие технологии», резидент особой экономической зоны «Дубна», на днях объявила об успешных испытаниях бесконтактной зарядки, которую разработчики проверили на смартфоне Samsung Galaxy.
Технология бесконтактной передачи энергии
Существует несколько известных из физики бесконтактных, в узком смысле – беспроводных, способов передачи энергии. Например, лазерный, СВЧ, электростатический и другие, но наибольшее распространение в слаботочной электротехнике получили решения беспроводной передачи энергии методом электромагнитной индукции. При его реализации используется ближнее электромагнитное поле на расстояниях около одной шестой длины волны. Энергия ближнего поля сама по себе не является излучающей, однако некоторые потери всё же происходят. При методе электродинамической индукции переменный электрический ток, проходящий через первичную обмотку, создает переменное магнитное поле, действующее на вторичную обмотку, которое и индуцирует в ней электрический ток. Для получения высокой эффективности взаимодействие должно быть достаточно близким. По мере удаления вторичной обмотки от первичной, все большая часть магнитного поля рассеивается и не достигает вторичной обмотки. Даже на относительно малых расстояниях индуктивная связь становится неэффективной, расходуя большую часть передаваемой энергии впустую. Но для телефонов и других малых гаджетов расстояния в пару сантиметров достаточно, чтобы эффективно заряжать аккумуляторы.
Электрический трансформатор является простейшим устройством для беспроводной передачи энергии. Для повышения эффективности используют явление резонанса, что позволяет увеличить КПД и дальность передачи энергии. При резонансной индукции передатчик и приемник настроены на одну частоту. Именно такой метод используется, например, в бесконтактной зарядке Powell дубненской компании «Высокие технологии».
Готовые устройства имеют два самостоятельных модуля: в одном находится передающий контур, а в другом - приёмный. Первый модуль внешне напоминает, обычно, коробочку размером с один или несколько телефонов, в зависимости от того, на зарядку какого количества гаджетов он рассчитан. Приёмные модули более разнообразны по форме. Некоторые выпускающие смартфоны такие компании, как Nokia и Apple, уже встраивают внутрь корпуса, и приёмные контуры извне никак не заметны. Другой вариант представляет собой съёмный чехол для смартфона, обычно пластиковый, в который встроен приёмный резонатор. Такой чехол подключается к аккумуляторной батарее через стандартный зарядный вход телефона. При поднесении смартфона к базовой станции зарядное устройство обнаруживает наличие совместимого прибора и процесс передачи энергии начинается. Третий конструктивный вариант является промежуточным. Приёмные резонаторы, выполненные на тонкой плате, могут вставляться под крышку телефона и снаружи никак не видны. Контактные площадки для передачи электроэнергии от резонатора к аккумулятору непосредственно присоединяются к клеммам последнего.
На сегодняшний день мы видим лишь только самое начало большой битвы за рынок бесконтактных зарядок, поскольку он, судя по потенциалу, достаточно велик и, наверное, сравним с рынком самих мобильных телефонов. Так, по подсчётам экспертов, на конец 2012 года в мире насчитывалось порядка 1 млрд. действующих мобильных телефонов. Давайте посчитаем, каков рынок бесконтактных зарядок, исходя из этой цифры. На каждый телефон требуется один приёмный модуль и как минимум 2-3 передающих модуля. Это так потому, что потенциальные и уже реальные пользователи бесконтактных зарядок рассчитывают избавиться от «проводного рабства», когда всюду с собой требуется носить проводной адаптер и находить свободную розетку, чтобы к ней подключиться для пополнения энергии в разряженном аккумуляторе мобильника. Теперь же, с появлением бесконтактной зарядки владельцы кафе, отелей, ресторанов, аэропортов, вокзалов и других общественных мест, где люди находятся некоторое время в течение дня, видят одно из преимуществ увеличения продаж своих услуг еще и в том, что будут интересны посетителям из-за возможности зарядить между делом свой телефон. Ну и, заодно покушать, попить, поиграть в интернете и т.д.
Бесконтактная зарядка, по замыслу большинства разработчиков этой технологии в мире, должна стереть границы корпоративных унификаций заряжающих устройств и обеспечить единый планетарный стандарт для всех телефонов. Мы знаем, что обычные проводные адаптеры для зарядки телефонов одних производителей не подходят для других. Взять хотя бы Nokia, Samsug, LG, Apple и др. Многие пытливые умы думали, как же примирить финансовые интересы этих компаний и заставить их облегчить жизнь пользователей. Даже были выдуманы такие переходники, которые могли насаживаться на адаптеры одной фирмы, чтобы зарядить телефоны другой. Такие устройства напоминают многоголовую гидру.
А если у членов семьи телефоны разных производителей, и плюс к этому имеются другие устройства (ноутбуки, планшеты, навигаторы, медицинские приборы, фотоаппараты и проч.), то в таком доме находится зарядок как минимум столько же, сколько и девайсов. С применением стандартной бесконтактной зарядки может быть установлена только одна зарядная база. Плюс к этому нужно добавить ещё тот аспект, что телефоны заменяются достаточно часто – один раз в два-три года. А зарядное бесконтактное устройство может работать гораздо дольше, т.е. в случае «царствования» беспроводных зарядок при новых покупках телефонов не нужно будет покупать новый сетевой адаптер. Налицо как существенная экономия для потребителей, так и повышение комфорта и удобства при пользовании мобильными устройствами.
Первые смелые решения технических дизайнеров показывают, что такие устройства могут выполняться в виде ковриков, подставок, панелей, могут встраиваться в колонки, часы и т.п. и выполняются из различного материала. Дизайнеры интерьеров уже стали примерять возможность встраивания зарядок в мебель и стены. Очень удобно получается – положил смартфон на стол или тумбочку, куда встроена зарядка, и он полностью зарядился без дальнейшего прикладывания каких-либо усилий пользователя.
Стандартизация и унификация
Для того, чтобы договориться об едином для всех производителей телефонов стандарте в области бесконтактных зарядок, в 2008 году был основан Консорциум беспроводной электромагнитной энергии (Wireless Power Consortium, WPC), который является открытым и объединяет различных производителей Азии, Европы и Америки. Его цель — создание единого стандарта для технологии индукционной зарядки. В 2009 году WPC объявил о скором завершении разработки нового промышленного стандарта для маломощных индукционных зарядных устройств, который в настоящее время принят большинством разрабатывающих эти конструкции компаний. В нём установлены требования к мощности передачи, КПД, дальности действия, диапазону частот электромагнитных волн, допустимые степени воздействия на живые организмы и другие базовые характеристики бесконтактных зарядок для массового применения. Такой стандарт был назван Qi (по китайской традиции – название живительной энергии, в России традиционно произносящееся как «ци», а в мировой практике – «чи») и предусматривает два варианта: низкой мощности — от 0 до 5 ватт и средней мощности - до 120 ватт. Спецификация стандарта Qi доступна на сайте консорциума и бесплатна.
Цена вопроса
Первые модели бесконтактных зарядок уже поступили в свободную продажу, и потребители постепенно начинают делиться своими впечатлениями об удобстве пользования, а также и о доступности по ценам таких зарядных устройств. Например, устройство, состоящее из любительских китов для самостоятельной сборки, от компании Texas Instruments в России будет стоить около 17300 рублей за передающий и приёмный модули.
Портативная платформа беспроводной зарядки Powermat и универсальный переходник стоят в сумме $ 310 или около 9 200 рублей. Передающий модуль (базовая станция) для зарядки одного смартфона компании Nokia в настоящее время имеет продажную цену на сайте компании в размере 3500 рублей. Передающий модуль компании Murata имеет продажную стоимость порядка 7700 рублей. Этот показатель немного меньше, чем у передающего модуля компании Texas Instruments, и гораздо меньше, чем у компании Powermat.
Компания IPAN IPAN со штаб-квартирой во Франции занимается изготовлением аксессуаров, позволяющих бесконтактно заряжать мобильные устройства. Каждая зарядка компании полностью соответствует стандарту Qi. Ассортимент производителя недавно пополнился новым чехлом для смартфона Sony Xperia Z. Чехол имеет форм-фактор обложки. По данным ресурса dust-robot.ru, стоимость комплекта бесконтактной зарядки этой фирмы составляет 89 евро. Российская компания «Высокие технологии» заявляет, что её продукт Powell будет как минимум на четверть дешевле продукции самого экономного зарубежного вендора - компании IPAN IPAN.
В настоящее время во всем мире идут лишь пробные продажи продукта, хотя отдельные производители (Nokia, Samsung, LG и др.) заявляют о скором распространении бесконтактной зарядки на всю линейку своей мобильной продукции.
Мобильными телефонами и смартфонами применение бесконтактных зарядок не будет исчерпываться. Уже сейчас активно ведутся работы по встраиванию приёмных модулей в различные пульты управления бытовыми приборами, в фотоаппараты, MP3-плееры, навигаторы, планшеты и даже ноутбуки. Поэтому рынок распространения таких систем будет гораздо шире, нежели количество имеющихся мобильных телефонов. Отрадно знать, что и российская разработка под названием Powell компании «Высокие технологии» также стоит в ряду возможных будущих вендоров этой становящейся всемирной технологии. Кстати говоря, сейчас эта инновационная компания объявила на известном российском ресурсе краудфандинга Boomstarter.ruо проведении процедуры «народного инвестирования» - сбора средств для завершения своей разработки и выпуска опытной партии бесконтактных зарядок мобильных девайсов уже в первой половине 2014 года. Посмотрим, будет ли поддержано это начинание прогрессивной российской общественностью.
ОБ АВТОРЕ
Александр Макаров - обозреватель, кандидат технических наук
Прочитать статью на сайте журнала "Профиль" можно здесь .
Посмотреть описание проекта Powell и присоединиться к поддержке можно здесь .
Other news
30.07.2013
«Селигер» как прообраз кооперации инновационных проектов
Директор компании «Русский сверхпроводник» Александр Кацай прочитал молодым инноваторам лекцию на Всероссийском молодежном форуме «Селигер-2013» в рамках сессии «Инновации и техническое творчество». Выступление было посвящено анализу феномена отечественного инновационного предпринимательства.
03.06.2013
Накопитель кинетической энергии вошел в реестр инновационных продуктов
Накопитель кинетической энергии, разработанный компанией «Русский сверхпроводник», включен в реестр инновационных продуктов, технологий и услуг, рекомендованных к применению в Российской Федерации. Данный реестр создан по поручению Правительства РФ. Основанием для включения стали результаты проведения экспертизы инновационного проекта.
29.04.2013
Проект «Накопители кинетической энергии» получил индекс инвестиционной привлекательности ВВВ в Russian Startup Index
Инновационная разработка «Накопитель кинетической энергии большой мощности и энергоемкости», развиваемая компанией «Русский сверхпроводник», получила индекс инвестиционной привлекательности ВВВ в отраслевом сегменте Hi-Tech индекса инвестиционной привлекательности Russian Startup Index (RSI).
05.03.2013
Проведены комплексные испытания накопителя кинетической энергии
Компания «Русский сверхпроводник» провела комплексные испытания экспериментального образца накопителя кинетической энергии (НКЭ) большой мощности (до 50 кВт) и энергоемкости (свыше 4 МДж). Комплект силовой электроники, применимой в данной конструкции НКЭ, был любезно предоставлен компанией Mitsubishi electric. В ходе испытаний были опробованы режимы работы изделия в качестве источника бесперебойного питания, а также накопителя рекуперированной энергии городского наземного электрифицированного транспорта, метрополитена, пригородных электропоездов Российких железных дорог.