Standard Qi pour une charge inductive
Recharger son téléphone portable est très facile : il suffit de raccorder le câble de charge sur le téléphone et de le brancher sur une prise électrique.
Le processus est rapide et il est possible de passer un appel bref après quelques minutes de charge seulement. La situation se complique lorsqu’on n’a pas le câble de charge et le bloc d’alimentation associé à portée de main… Il est donc bien pratique de pouvoir recharger son Smartphone partout, et sans utiliser de câble. Le texte qui suit vous explique comment fonctionne un chargeur sans fil et à quoi correspond le standard Qi.
Quels sont les avantages d’un chargeur sans fil ?
Chaque foyer est équipé de nombreux appareils rechargeables : les smartphones, les casques Bluetooth, les montres ou les lecteurs multimédias portables sont tous rechargés via un câble de charge. Pour cela, chaque appareil dispose d'un bloc d'alimentation fourni avec un câble de charge : il est indispensable d’utiliser le câble de charge approprié avec la fiche adaptée et le bloc d'alimentation correspondant.
Pour certains appareils, il faut également veiller à tourner la fiche micro-USB pour qu'elle s'insère dans la prise. Si la fiche mâle ne s’insère pas correctement dans la prise, il faut exercer une pression mécanique plus importante.
Cette action risque à la longue de détériorer aussi bien la fiche que la prise, qui ne garantit plus une connexion fiable. Il en résulte souvent des mauvais contacts et des réparations coûteuses.
En supprimant le recours à un câble et à un contact enfichable, le chargement sans fil (« Wireless Charging » en anglais, ou encore charge inductive) résout ce problème.
Comment fonctionne la charge inductive ?
Le courant de charge pour un smartphone par exemple ne peut pas être transmis par l'air, car l'air est un isolant électrique. Mais on peut transmettre de l’énergie par voie aérienne, de la même manière qu’on transmet les ondes des stations de radio ou de télévision. En matière de transmission d'énergie sans fil, il est possible d’utiliser deux lois de la physique :
- Principe du moteur électrique
Un conducteur traversé par un courant génère un champ magnétique. De plus, lorsque le conducteur se trouve dans le champ magnétique d'un aimant permanent, les deux champs magnétiques s’influencent mutuellement, ce qui entraine le mouvement de rotation du moteur électrique. - Principe du générateur
Lorsqu'un conducteur électrique se déplace dans un champ magnétique, une tension électrique est générée (induite) dans le conducteur. Ce principe de production d'énergie est utilisé pour les générateurs ou les dynamos.Dans la pratique, deux bobines sont utilisées pour le chargement par induction : la première est la bobine émettrice, l'autre est la bobine réceptrice. La bobine d'émission génère le champ magnétique nécessaire. Pour que la bobine de réception puisse générer (induire) une tension, elle doit se déplacer dans le champ magnétique. Comme cela est mécaniquement impossible, on procède différemment : au lieu de déplacer le conducteur de la bobine de réception, on déplace le champ magnétique. Pour cela, on utilise la bobine d'émission avec une tension alternative. Le champ magnétique qui change ainsi en permanence génère également une tension alternative dans la bobine de réception, sans que celle-ci ne bouge.
Ce principe est utilisé depuis longtemps avec les transformateurs, à la différance que, pour les transformateurs, le champ magnétique entre les deux bobines est amplifié et dirigé de manière ciblée par un noyau de fer. Ainsi, un transformateur peut également transmettre des puissances élevées.Le corps métallique autour des deux bobines sert uniquement à regrouper les lignes de champ magnétique et à augmenter l'efficacité.
3. Cependant, lors de la charge inductive, l'effet d’amplification par le noyau de fer n’existe pas. C'est pourquoi il est important que les deux bobines soient très proches l’une de l’autre : la distance entre les deux bobines doit être aussi faible que possible pour que la transmission d'énergie soit efficace. Mais même dans des conditions idéales, la puissance transmissible pour les chargeurs inductifs n'est que de quelques watts. Elle est suffisante cependant pour charger de petits appareils électroniques portables.
Quels sont les défis en matière de charge inductive ?
Si l'idée du chargement inductif est intelligente, la mise en œuvre technique est plus compliquée et pose de nombreuses difficultés techniques.
Garantir la fonctionnalité
Le point le plus important est sans doute la fonctionnalité. Il est nécessaire de s'assurer que l'énergie arrivant dans le récepteur (smartphone) permette de recharger la batterie avec une intensité suffisante. Comme mentionné plus haut, la force du champ magnétique et la fréquence de la tension alternative peuvent être affectées par la distance entre les bobines mais elles dépendent également du fabricant du chargeur. Pour une utilisation optimale, l'émetteur et le récepteur doivent être parfaitement adaptés l'un à l'autre.
Garantir la sécurité
Le processus de charge ne peut démarrer que si le téléphone correspondant se trouve sur la bobine émettrice. En outre, le champ magnétique ne doit pas perturber d'autres appareils situés dans l'environnement immédiat lors de la charge. Si un corps étranger comme un trombone, un bijou, un outil ou une lime à ongles tombent accidentellement sur la bobine émettrice de la station de charge, celle-ci ne doit pas être mise en marche. En effet, les courants induits dans les pièces métalliques provoquent un échauffement des objets, qui peut être suffisant pour occasionner des brûlures.
Garantir la compatibilité
Chaque fabricant de chargeur sans fil peut mettre au point un appareil qui lui est propre. Ainsi, il arrive que le processus de charge inductif ne se démarre pas ou que la charge soit insuffisante lorsque la station de charge et le smartphone ne sont pas de la même marque. Dans le pire des cas, la bobine réceptrice dans le téléphone portable induit une tension beaucoup trop élevée, ce qui endommage le smartphone. Lorsqu’un chargeur sans fil est mis à disposition dans un espace public, il faut s’assurer que le smartphone soit chargé rapidement, et qu’il ne soit pas endommagé par la charge. C'est pourquoi le Wireless Power Consortium a adopté le standard Qi.
Que signifie le standard Qi ?
Le WPC (Wireless Power Consortium) est une organisation à but non-lucratif créée en 2008 et qui compte plus de 650 entreprises membres dans le monde entier. Elle regroupe des marques de premier plan comme Apple, Samsung, Huawei, Xiaomi, Google, LG, Sony, Nokia, etc.
Le WPC développe des normes communes à tous les fabricants pour l'alimentation sans fil
Qi (prononcé « tchi ») signifie en chinois « énergie de la vie » ou « force vitale ». Dans le domaine de la technique de charge, Qi est la norme internationale pour une charge inductive avec une puissance maximale de 15 W. Le standard Qi ne décrit pas seulement les aspects fonctionnels de la charge inductive ou d'un chargeur QI, mais intègre également les dispositifs de protection et la détection de corps étrangers. Une autre spécification Qi décrit le blindage magnétique de la batterie pour minimiser le dégagement de chaleur lors de la charge sans fil.
Les fabricants de chargeurs inductifs pour smartphones peuvent demander une certification pour leur chargeur sans fil auprès du WPC. Pour ce faire, les laboratoires de test agréés et indépendants vérifient que les produits respectent les exigences strictes de la norme Qi. Les propriétés spécifiques au produit en termes de sécurité, d'interopérabilité et de facilité d'utilisation sont rigoureusement testées. Si le chargeur sans fil répond à toutes les exigences de la norme Qi, la station de charge est certifiée Qi et peut porter le logo Qi.
Ainsi, tous les produits certifiés Qi sont compatibles entre eux et fonctionnent parfaitement ensemble. L'utilisateur peut placer sans problème son smartphone compatible Qi sur n'importe quel chargeur certifié Qi sans craindre que son téléphone ne soit endommagé.
La norme Qi est encore majoritairement utilisée pour le rechargement des smartphones. Mais les membres du WPC souhaitent étendre cette norme à d’autres appareils comme les ordinateurs portables et les tablettes avec une puissance de charge comprise entre 30 et 60 W.
Pour savoir si votre chargeur inductif possède une certification Qi, consultez la base de données du Wireless Power Consortium.
Les chargeurs vendus par Conrad sont-ils conformes à la norme Qi ?
Conrad Electronic a décidé, en étroite collaboration avec les fabricants et le Wireless Power Consortium, d'intégrer dans sa gamme de produits uniquement les chargeurs sans fil certifiés Qi. Ainsi, nos clients ont la certitude absolue que le chargeur Qi pourra être utilisé sans problème avec leur smartphone certifié Qi. Le smartphone est chargé de manière optimale et tous les aspects liés à la sécurité sont également respectés, ce qui est très rassurant pour nos clients.
Évolutions possibles du chargement sans fil
Le chargement sans fil et sécurisé des batteries de téléphones portables via la technologie Qi n'est que la partie émergée de l'iceberg. Le chargement sans fil (Wireless Charging) offre de multiples perspectives, dans le domaine des appareils culinaires par exemple : à l’avenir, il ne sera plus nécessaire de raccorder votre mixeur, votre grille-pain ou votre appareil à une prise électrique en utilisant un câble. Les appareils seront sans fil et équipés d'une technologie de charge intelligente (standard Ki Cordless Kitchen). Il suffira alors de les placer sur une surface marquée sur le plan de travail et l'alimentation électrique sera fournie par induction.
Le rechargement sans fil peut être intéressant également pour les voitures ou les vélos électriques. Cependant, la puissance qu’il faut transférer étant beaucoup plus élevée, la mise en œuvre technique n’est pas encore pour tout de suite. Mais le chargement sans fil avec la technologie de charge Qi deviendra de plus en plus la norme dans un avenir proche.
Questions fréquentes sur les chargeurs Qi
Comment savoir si mon portable est compatible avec un chargeur Qi ?
En cas de doute, consultez le site internet du fabricant ou la fiche technique du produit pour savoir si le téléphone portable peut être chargé sans fil avec un chargeur Qi. Si l’information n’est pas disponible, il existe sur Internet des sites répertoriant tous les téléphones portables pouvant être rechargés avec un chargeur Qi.
Puis-je charger un téléphone portable compatible Qi sur n'importe quel chargeur sans fil ?
Cela n'est possible que si le chargeur sans fil prend également en charge le standard Qi. Si la station de charge sans fil ne répond pas à la norme Qi, il est déconseillé de l’utiliser pour recharger votre portable.
Que faire si mon téléphone portable n'est pas compatible Qi ?
Certains fabricants proposent désormais des kits de mise à jour Qi pour certains appareils mobiles. Ces récepteurs Qi se branchent simplement sur la prise de charge du téléphone portable et se fixent à l'arrière. Il est également possible de placer ce petit récepteur entre le téléphone portable et l'étui de protection. Des problèmes peuvent cependant survenir lors de la charge sans fil.