La recharge sans fil, bien que présente dans certains produits depuis plus de deux décennies, suscite un intérêt croissant dans le monde de l'électronique grand public. De nombreux fabricants cherchent à simplifier l'utilisation de leurs appareils mobiles grâce à cette technologie.
Principes de la Recharge Sans Fil
Le principe de la recharge sans fil est similaire à celui de la transmission de données par radio. Cependant, au lieu de transmettre des données, le signal est utilisé pour son énergie.
Transfert d'Énergie par Ondes Électromagnétiques
Ce mode de transmission n'est généralement pas utilisé pour la recharge en raison de son faible rendement. La puissance reçue diminue rapidement avec la distance. Il est plus adapté pour alimenter des appareils nécessitant de faibles puissances et de courtes portées. Bien que cette méthode offre une grande souplesse dans le positionnement du récepteur, elle produit un rayonnement électromagnétique, dont la nocivité fait débat.
Transfert par Induction
Le transfert par induction exploite le principe de l'induction électromagnétique. Lorsqu'un conducteur électrique est placé dans un champ magnétique variable, une différence de potentiel apparaît, permettant de l'utiliser comme source d'alimentation. Pour un rendement optimal, deux conducteurs sont enroulés autour d'un même axe, formant un couplage magnétique. Un noyau ferromagnétique peut être utilisé pour canaliser le champ magnétique de la bobine émettrice vers la bobine réceptrice.
Ce principe est largement utilisé dans les transformateurs électriques pour modifier la tension. Il est également employé dans des appareils où l'absence de contact électrique est un atout, comme les brosses à dents électriques. Dans l'informatique, il a été utilisé pour alimenter des souris sans fil et se retrouve aujourd'hui dans les tablettes et smartphones, ainsi que dans les systèmes RFID et NFC.
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Le transfert par induction est adapté aux puissances faibles à moyennes, avec un rendement potentiellement élevé (jusqu'à 95 % à très courte distance). Cependant, il est limité en portée et exige un alignement précis des appareils.
Transfert par Résonance
Le transfert par résonance est une variante du transfert par induction. L'émetteur et le récepteur sont des circuits RLC (résistance, bobine, condensateur) accordés sur la même fréquence de résonance. Cela permet d'alimenter un récepteur sans alignement précis des bobines et avec une plus grande distance entre elles.
Initialement utilisé dans le secteur médical pour recharger les pacemakers, il est désormais utilisé pour la recharge des smartphones et tablettes. Son rendement élevé permet d'envisager des applications à plus forte puissance, comme la recharge d'ordinateurs portables et de véhicules électriques. La résonance peut également être utilisée uniquement du côté de l'émetteur, offrant un compromis entre l'induction simple et l'induction par résonance.
Les Normes Existantes
Malgré des technologies sous-jacentes similaires, plusieurs normes incompatibles ont été développées.
Qi
La norme Qi, largement adoptée dans les smartphones (notamment chez Google/LG, Nokia et Samsung), utilise l'induction sans résonance du côté du récepteur, mais peut être implémentée avec résonance du côté de l'émetteur. Elle nécessite une communication du récepteur vers l'émetteur pour négocier la puissance.
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En raison de l'induction sans résonance, l'appareil doit être correctement placé sur le chargeur. La plupart des appareils et chargeurs sont équipés d'un aimant pour faciliter ce positionnement. La norme offre également la possibilité d'utiliser une bobine mobile dans le chargeur ou de créer des surfaces de chargement avec de nombreuses bobines.
Power Matters Alliance (PMA)
Fondée en 2012, PMA vise à développer des technologies ouvertes et interopérables pour la recharge sans fil. Elle spécifie des normes sur les émetteurs et récepteurs en couplage inductif avec ou sans résonance, et développe des interfaces pour la communication entre les appareils et leur chargeur.
PMA a rejoint le consortium A4WP.
Rezence
Créée en 2004 sous le nom de WiPower puis rachetée par Qualcomm en 2010, Rezence utilise le couplage inductif par résonance. Elle adapte dynamiquement la puissance transmise sans communication entre l'appareil et le chargeur. Grâce à la résonance, elle est relativement souple sur le positionnement des appareils et permet de charger plusieurs appareils simultanément.
Qualcomm a fondé l'Alliance For Wireless Power (A4WP) en 2012 pour promouvoir Rezence, qui a été rebaptisée fin 2013.
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WiTricity
Apparue en 2007, WiTricity utilise également la résonance et cible des appareils plus gourmands et des distances de transmission plus grandes, au détriment du rendement. WiTricity a rejoint le consortium A4WP début 2014.
Chargeur à Induction Samsung et Compatibilité
Les Galaxy S6 et S6 edge de Samsung sont les premiers smartphones du fabricant à intégrer la recharge sans fil par induction, sans nécessiter de coques spéciales. Le chargeur à induction de Samsung est compatible avec le standard Qi et peut recharger tout téléphone supportant cette norme.
Charge sans Fil : Avantages et Inconvénients
La recharge sans fil offre une commodité indéniable en éliminant les câbles. Cependant, elle présente également des inconvénients.
Sécurité et Efficacité
Bien que les chargeurs sans fil produisent des champs électromagnétiques, la quantité de radiations est faible. La dissipation de chaleur est un autre souci, car tous les appareils électroniques produisent de la chaleur.
Vitesse de Charge
La charge filaire est généralement plus rapide que la charge sans fil, car il n'y a pas d'étape intermédiaire. Les étuis et accessoires peuvent interférer avec le processus de charge sans fil, réduisant son efficacité.
Impact sur la Batterie
Pour prolonger la durée de vie de la batterie, il est préférable de réduire la quantité de décharge entre les charges. Les batteries lithium-ion se chargent bien par courtes impulsions. Cependant, il est important de ne pas laisser l'appareil en charge plus longtemps que nécessaire.
Problèmes Potentiels
Si le chargeur sans fil n'est pas doté de protections contre la surchauffe, cela peut endommager le téléphone. Toutes les coques ne sont pas compatibles avec la charge sans fil. Les coques métalliques et épaisses peuvent emprisonner la chaleur.
Alignement et Compatibilité
L'alignement des bobines est essentiel pour une charge efficace. Si l'appareil ne prend pas en charge les normes de charge sans fil compatibles, il ne pourra pas être chargé sans fil.
Qi2 : La Nouvelle Norme ?
Qi2 est une nouvelle norme de charge sans fil qui promet une charge plus rapide (15 watts) et un alignement magnétique optimal grâce à la technologie MagSafe d'Apple. Cependant, son adoption a été plus lente que prévu dans le monde Android.
Les Défis de l'Adoption de Qi2
Bien que des chargeurs Qi2 soient disponibles, peu de smartphones Android les prennent en charge. Des retards dans la définition de la norme ont compliqué l'intégration de Qi2 dans les nouveaux appareils. De plus, l'ajout de supports magnétiques représente un défi pour les fabricants Android.
Qi2 avec ou sans Aimants ?
La norme Qi2 permet une utilisation avec ou sans aimants, mais seule l'utilisation avec aimants garantit un alignement optimal et une charge efficace.
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