La Recharge Sans Fil Des Smartphones Par Induction

La recharge sans fil des smartphones par induction

C'est presque magique la première fois que vous posez votre téléphone sur un chargeur sans fil, mais c'est pourtant une technologie qui remonte au 19eme siècle.

Recharger sans fil

C'est presque magique la première fois que vous posez votre téléphone sur un chargeur sans fil, mais c'est pourtant une technologie qui remonte à presque 130 ans.
Mais malgré le fait que son histoire se mesure en siècles, la technologie commence seulement à devenir omniprésente dans les objets que vous achetez. En gros, votre prochain (nouveau) téléphone l'aura et même certaines voitures l’incluent déjà dans les sièges avant ou le tableau de bord (Clio, Polo, ..).

Le marché de l'énergie sans fil devrait atteindre un milliard d'unités de recharge d'ici 2020, selon IHS, une société d'études de marché basée à Londres. Alors, comment cette technologie de science-fiction fonctionne-t-elle, et pourquoi est-ce soudainement la nouvelle tendance ?

Un peu d'histoire

La recharge sans fil n'est pas une idée nouvelle. Aussi vieille que l’invention des allumettes.

En 1831, le physicien anglais Michael Faraday découvre pour la première fois les concepts électro-magnétiques sous-jacents qui ont conduit à la charge par induction, qui permet de transférer l'énergie sans fil entre deux récepteurs.
Il a décrit son expérience qui a produit un "courant électrique au moyen d'aimants ordinaires", dans une série de conférences données en 1831 à la Royal Society à Londres. Faraday avait utilisé une batterie chimique pour envoyer un courant électrique à travers une petite bobine. Puis, quand elle est déplacée à l'intérieur d'une bobine plus grande, le champ magnétique a changé, ce qui a créé une tension momentanée dans la bobine plus grande.

Et puis, il y a Nikola Tesla, qui s'est évertué à transmettre l'électricité sans fil. Il a d'abord utilisé les principes sous-jacents de Faraway pour démontrer la capacité de transmettre l'énergie dans l'air. Il a créé un champ magnétique entre deux circuits, un émetteur et un récepteur, à la fin du XIXe siècle.

Si vous vous rendez à l'Observatoire Griffith de Los Angeles, vous pouvez voir cette histoire en action. Le prototype de bobine de Tesla y est exposé depuis 1937. Dans la démo, il alimente une enseigne au néon sans fil : et c'est ce qui se passe à l'intérieur de votre smartphone lorsque vous le placez sur un chargeur sans fil.



Photo Bobine de Tesla à l'observatoire Griffith : Courtois C

Bien que les scientifiques aient découvert la recharge sans fil, elle n'avait pas beaucoup d'applications pratiques, du moins pas au début. Avant les smartphones, les montres intelligentes et les véhicules électriques, la plupart des applications de recharge sans fil se limitaient aux... brosses à dents électriques.
En effet, depuis les années 90, les brosses à dents électriques à fond plastique utilisent une charge inductive intégrée dans le socle.

Alors.... Comment ça marche ?

Les berlines BMW et les iPhones s'appuient sur le même concept pour capter une charge sans fil : la charge inductive.
La recharge par induction transfère l'énergie d'un chargeur à un récepteur situé à l'arrière du téléphone par induction électromagnétique. A l'intérieur du bloc de charge se trouve une bobine à induction qui crée un champ électromagnétique oscillant. La bobine du récepteur du smartphone ou d'un autre appareil aide à convertir ce champ magnétique en électricité pour recharger la batterie, tout comme Tesla l'avait fait dans les années 1800 avec ses énormes émetteurs et récepteurs, mais en plus petit.
Plus les bobines sont grandes à l'intérieur du chargeur, plus vous pouvez éloigner votre téléphone, ordinateur portable ou autre appareil.

Il existe deux normes principales pour la recharge sans fil et la plupart des smartphones prennent en charge les deux :

- Le standard Qi (prononcé "chee", signifiant « énergie, souffle vital ») du Wireless Power Consortium : Principalement utilisé pour les smartphones, cette norme s'applique également aux autres appareils grand public. Selon le consortium, il y a actuellement sur le marché environ 3 700 produits certifiés Qi et chacun d'eux peut supporter entre 5 et 15 watts.

- Airfuel alliance consortium (AAC) Resonant standard : Ce dernier standard permet aux utilisateurs de charger à partir de 50 millimètres de distance, ce qui signifie qu'il n'est pas nécessaire d'aligner parfaitement votre appareil sur le chargeur et vous donne la liberté d'utiliser votre téléphone pendant la charge. Cette norme prend également en charge la recharge de plusieurs éléments à la fois, comme une montre à puce et un smartphone.

Un regard vers l'avenir

La recharge sans fil n'est pas très répandue dans la plupart des applications parce qu'il y a des limites à la distance à laquelle un appareil peut se trouver de la station de recharge. Mais des entreprises comme WiTricity, fondée par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology à Boston, se concentrent sur la création d'un système de recharge électrique qui serait réellement pratique pour des utilisations dans le monde réel.

Morris Kesler, PDG de WiTricity, a déclaré l'an dernier qu'il imaginait un avenir où la recharge sans fil serait omniprésente. "Vous stationnerez votre voiture électrique dans votre garage, où il y aura des bornes de recharge sans fil dans le sol", dit-il. "Vous ouvrez la porte de la maison et jetez votre téléphone portable sur le comptoir de la cuisine, où la technologie de recharge sans fil est intégrée au comptoir."

Entre-temps, en 2017, des chercheurs de Disney Research ont démontré que la recharge sans fil en plein air est possible. Par exemple, charger votre téléphone tandis que le récepteur est à l'autre bout de la pièce, tout comme votre ordinateur portable peut utiliser un signal WiFi dans l'air sans passer par le câble Ethernet. Disney l'appelle "résonance de cavité quasi-statique" et permet par exemple à une petite pièce (de la taille d’un salon) de générer des champs magnétiques quasi-statique qui "délivrent en toute sécurité des kilowatts d'énergie aux récepteurs mobiles placés un peu partout à l'intérieur". Tesla serait fier.

Quelques inconvénients

Revenons en arrière jusqu'en 2017, alors qu'Apple avait sorti l’artillerie lourde lors de sa conférence annuelle des développeurs. L'AirPower, comme l'appelait l'entreprise, serait une borne de recharge sans fil qui pourrait alimenter votre iPhone X ou iPhone 8, plus l'Apple Watch et bien sûr vos AirPods tout à la fois. Sauf que, avez-vous déjà essayé de googoliser "Apple AirPower" ou "Apple AirPad" ? Parce que si c'est le cas, vous verrez le résultat suivant : ça n'existe pas.

Le concept d'Apple, si on n’en croit les brevets déposés, était d'utiliser de nombreuses bobines 3D à proximité les unes des autres, ce qui permettrait de charger plusieurs appareils, quelle que soit leur orientation.
Mais cela nécessiterait également une gestion complexe de l'énergie et l'entretien d'une chaleur excessive. Et comme les iPhones se chargent sans fil à seulement 7,5 watts - au lieu des maximums de 10 à 15 watts du Qi standard, que les Androïdes utilisent - les téléphones pourraient devenir beaucoup trop chauds. La charge sans fil - qui devrait être considérée comme une charge sans prise dans son état actuel - a ses limites.

Bien sûr, vous pouvez poser votre téléphone directement sur le socle, mais vous ne pouvez pas vraiment l'utiliser à moins de porter toute la station de charge, ce qui n'est pas une expérience des plus agréable. De plus, le chargement sans fil prend plus de temps que la plupart des chargeurs muraux ordinaires.

La recharge sans fil vaut-elle la peine d'être utilisée ?

La charge sans fil consomme également plus d'énergie, ce qui se traduit par des factures d'électricité légèrement plus élevées. Étant donné qu'elle est également moins efficace, la perte d'énergie se traduit surtout par de la chaleur, ce qui peut entraîner une usure supplémentaire de votre batterie. D'où la question : que peuvent faire les entreprises pour atténuer cette perte d'énergie ?
Selon le Wireless Power Consortium, les 30% d'énergie gaspillés, en moyenne, lors de chaque charge, pourraient s'élever à moins de quelques centimes sur vos factures.
Cependant, les coûts environnementaux sont plus graves. Alors qu'un smartphone ne consomme que 5 watts pour se recharger et qu'un milliard de téléphones sont utilisés, cela représente 900 milliards de watts d'énergie consommée. Si chacun utilisait une sorte de chargeur sans fil, cela représenterait 1,13 billions de watts d'énergie, soit une perte nette de 225 milliards de watts d'énergie par an.
Ce gaspillage d'énergie pourrait alimenter 35 000 foyers et produirait environ 100 000 tonnes de dioxyde de carbone par an, selon les données d'un rapport publié en 2012 par la California Energy Commission.

Mais bon, vous n'aurez plus jamais besoin de chercher le câble de recharge.

Plus d'information :

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