Nutzungsstandards für kabellose Ladegeräte

Um es Produkten verschiedener Marken zu ermöglichen, dasselbe Ladegerät zu verwenden und die Vielseitigkeit kabelloser Ladegeräte zu verbessern, hat das Wireless Power Consortium (WPC), die weltweit erste Organisation, die die Standardisierung der kabellosen Ladetechnologie vorantreibt, den „Wireless Charging“-Standard ins Leben gerufen. Unter dem WPC-Standard beträgt der Stromverbrauch der drahtlosen Übertragung nur 0 bis 5 W. Systeme, die diesen Standardbereich erfüllen, nutzen die induktive Kopplung zwischen zwei Planarspulen, um Energie vom Leistungssender zum Leistungsempfänger zu übertragen. Der Abstand zwischen Primär- und Sekundärspule beträgt im Allgemeinen 5 mm und die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt über einen globalen digitalen Regelkreis. Zu diesem Zeitpunkt kommuniziert der Leistungsempfänger mit dem Leistungssender und erzeugt einen Stromverbrauch. Bei dieser Kommunikation handelt es sich um eine Einwegkommunikation vom Leistungsempfänger zum Leistungssender durch Rückstreumodulation. Bei der Rückstreumodulation passt der Leistungsempfänger die Last an und verändert dadurch den Stromverbrauch des Leistungssenders. Diese aktuellen Änderungen werden überwacht und in die Informationen demoduliert, die für die Zusammenarbeit der beiden Geräte erforderlich sind. Das Kommunikationsprotokoll umfasst analoges, digitales Ping, Identifikation, Konfiguration und Energieübertragung.

Die typische Startsequenz beim Aufsetzen des Leistungsempfängers auf den Leistungssender ist wie folgt:

(1) Ein analoger Ping vom Leistungssender erkennt die Anwesenheit des Objekts.

(2) Der digitale Ping vom Leistungssender ist eine erweiterte Version des analogen Pings, der dem Leistungsempfänger Zeit gibt, mit einem Signalstärkepaket zu antworten. Wenn das Signalstärkepaket gültig ist, hält der Leistungssender die Spule unter Strom und fährt mit dem nächsten Schritt fort.

(3) Während der Identifikations- und Konfigurationsphase sendet der Leistungsempfänger Datenpakete, um sich selbst zu identifizieren, und stellt dem Leistungssender Konfigurations- und Einrichtungsinformationen bereit.

(4) Während der Leistungsübertragungsphase sendet der Leistungsempfänger Steuerfehlerpakete an den Leistungssender, um die Leistung zu erhöhen oder zu verringern. Im Normalbetrieb werden Kontrollfehlerpakete etwa alle 250 ms gesendet, während sie in Zeiten großer Signaländerungen alle 32 ms gesendet werden. Darüber hinaus sendet der Leistungssender im Normalbetrieb alle 5 Sekunden ein Leistungspaket.

(5) Um die Stromübertragung zu beenden, sendet der Stromempfänger eine „Ladevorgang beenden“-Nachricht oder kommuniziert 1,25 Sekunden lang nicht, wodurch der Stromsender in einen Zustand mit niedriger -Leistung versetzt wird. Nach dem Qi-Standard können Produkte wie Mobiltelefone, Kameras und Computer mit kabellosen Qi-Ladegeräten aufgeladen werden, wodurch kabelloses Laden in großem Maßstab möglich wird.