Как работает индукционное зарядное устройство? На что обратить внимание при покупке?
Индуктивные зарядные устройства существуют уже почти 10 лет, но популярной эта технология стала 2-3 года назад, когда возможность беспроводного заряда появилась в смартфонах Apple. В настоящее время эту функцию предлагают и многие другие производители мобильных устройств.
Как работает индуктивное зарядное устройство?
В нем используется явление электромагнитной индукции, т.е. преобразование энергии в проводнике за счет изменения магнитного поля. На практике это означает, что индуктивное зарядное устройство имеет небольшую катушку диаметром несколько сантиметров, через которую протекает ток и индуцирует магнитное поле. Это магнитное поле генерирует ток во второй катушке, установленной в смартфоне. К сожалению, из-за своих небольших размеров, катушки работают на расстоянии не более 4 см и обременены значительными энергетическими потерями.
Первые зарядные устройства стандарта Qi предлагали мощность зарядки 5 Вт, которая была увеличена до 10-15 Вт в 2015 году и даже до 30 Вт в 2017 году (но только в теории). Первые смартфоны, способные заряжать до 30 Вт, начали появляться только в этом году, среди них выделились Oppo и Oneplus.
Серьезным недостатком этой технологии, помимо потери энергии, является необходимость размещения смартфона в определенном месте, например, на специальном коврике для зарядки. Apple, в свое время, начала работать над зарядным устройством, которое бы могло одновременно заряжать смартфон, наушники в чехле и часы, но в конечном счете ничего из этого не вышло.
Другим ограничением индукционной технологии является необходимость использования пластикового или стеклянного корпуса, т.к. металл сдерживает магнитное поле и поэтому не подходит для индуктивного заряда. Это огромный минус, потому что пластик не относится к материалам класса «премиум», а стекло по своей природе очень хрупкое. Но похоже, что пользователи смартфонов готовы закрыть на это глаза ради удобства.
На видео: Как работает беспроводная зарядка и насколько удобной она может быть?
Подходящая мощность
Подавляющее большинство смартфонов будет использовать максимум 10 Вт по нескольким причинам. Во-первых, чем выше мощность, тем больше проводится тепла, которое нужно рассеивать. Поэтому во многих телефонах устанавливают охлаждающие вентиляторы. Во-вторых, индуктивный заряд длится намного дольше, но не все пользователи нуждаются в быстром пополнении энергии и поэтому они могут не спеша заряжать свой телефон с помощью беспроводной технологии. Однако это не означает, что не существует быстрых беспроводных зарядных устройств.
Какое оборудование может использовать индуктивное зарядное устройство?
На самом деле, любое устройство, в котором можно установить маленькую катушку плотно обмотанную медным проводом, может использовать беспроводную зарядку. В последнее время появляется все больше продуктов, использующих эту технологию. К ним относятся смарт-часы, браслеты, а также беспроводные наушники.
Рекомендуемые модели индуктивных зарядных устройств
На рынке достаточно много беспроводных зарядных устройств, т.к. их популярность набирает обороты и каждый производитель смартфонов и аксессуаров старается внедрить востребованную технологию в свои устройства. Из недорогих моделей рекомендуется Wireless Charger 2 мощностью 10 Вт. С его помощью можно зарядить Qi-совместимые устройства мощностью 5, 7,5 и 10 Вт.
Аналогичные возможности предлагает беспроводная зарядная станция Xiaomi Mi, которая немного дороже и также может заряжать смартфоны и другие аксессуары мощностью 10 Вт. Если вам больше нравится круглый дизайн китайского производителя, то этот выбор может быть веским аргументом в пользу его покупки, хотя технически оба зарядных устройства идентичны.
Huawei CP60 — это зарядное устройство, которое поставляется вместе с Huawei Mate 20 Pro, предлагает 15 Вт. Оно также совместимо и с другими устройствами в пределах заданной мощности.
Любителям смартфонов Samsung рекомендуется Wireless Charger Convertible. Это довольно дорогой инструмент, который может заряжать телефон в двух положениях — горизонтально и на специальной подставке. Мощность зарядки 10 Вт, конечно, это немного, но большинство смартфонов Samsung все равно не могут использовать больше энергии.
Если у вас несколько устройств, способных заряжаться индуктивным методом, то стоит взглянуть на модели, которые имеют две катушки или более. Например, двойной беспроводной зарядный блок Mophie, способен заряжать сразу два устройства по беспроводной связи, а третье устройство с помощью кабеля через встроенный дополнительный разъем USB типа A. Максимальная мощность для него составляет 10 Вт.
«Умная дорога». Беспроводная зарядка электромобилей от Electreon
По данным РБК, в 2026 году на электромобили придется половина продаж от всего транспорта. А 45% россиян хотели бы пересесть на электрокары, так как считают их экологичнее и безопаснее. Одним из препятствий на пути массового внедрения электромобилей является внедрение инфраструктуры зарядки по всему миру, при этом во многих регионах по-прежнему отсутствует инфраструктура, необходимая для того, чтобы владельцы электромобилей могли с комфортом ездить без постоянного поиска ближайшей зарядной станции.
Если массово увеличится количество электрокаров, то возникнет проблема с их подзарядкой. Например, чтобы полностью заполнить бак легкового автомобиля с бензиновым двигателем, вам придётся потратить несколько минут на АЗС (учитывая что не будет очереди). Тогда как для полной подзарядки электрокара потребуется минимум 3 часа, которой хватит на 50 км пути. Для примера, путь от Москвы до Санкт-Петербурга (705 км) на автомобиле в среднем занимает семь с половиной часов. Если вы поедете на электромобиле, то к этим семи с половиной прибавьте время подзарядки аккумулятора (минимум 40 часов). Это если не будет очереди на заряжающих станциях.
Израильская компания Electreon предложила альтернативу для решения подобной проблемы. В качестве эксперимента Electreon установила зарядный отрезок в автомагистрали в Северной Италии. Водители смогут заряжать свои электрокары во время движения по такой дороге.
Компания по созданию системы беспроводной зарядки для электрокаров — Electreon, сотрудничает с несколькими учреждениями и брендами в Италии, в частности с Stellantis и Iveco, от которых требуется поставлять транспортные средства для испытания технологии. Новая технология планируется разместить между Брешиа и Миланом на километровом участке дороги, параллельном магистрали A35. Эта технология сможет оснащать энергией электрокары, не используя при этом проводное подключение. Согласно проекту, это возможно во время стоянки авто, так и во время его движения. Поскольку зарядная инфраструктура будет, по сути, встроена в сами дороги, система также значительно сократит потребность в зарядных станциях, а также в больших батареях. Теоретически это также может позволить автономным транспортным средствам ездить круглосуточно, не останавливаясь для зарядки.
Автомагистрали для зарядки электромобилей работают через систему медных катушек, встроенных в асфальт. Энергия от этих катушек передается аккумуляторным батареям транспортного средства посредством магнитной индукции. Система зарядки требует, чтобы блок управления был расположен на обочине дороги, а приёмник был установлен в шасси каждого транспортного средства.
Пилотный проект в Тель-Авиве
В начале июня 2020 года Electreon начала устанавливать электрические зарядные катушки на автомагистрали в Тель-Авиве длиной в 1,9 км. Проект являлся пилотым, осуществляемый в сотрудничестве с муниципалитетом Тель-Авив-Яффо, компанией Dan Bus Company и Ayalon Highways, финансируемым Управлением инноваций Израиля и Министерством транспорта. В рамках испытаний Electreon зарядила легковой автомобиль Renault Zoe мощностью 8,5 кВт, а также пассажирский автобус, и достигла эффективности в 91%.
Во время начального периода испытаний было обнаружено, что система работает непрерывно, катушки передают энергию как на терминал, когда авто на стоянке, так и во время движения, а система дистанционного управления и контроля также функционирует нормально.
Развертывание инфраструктуры Electreon в Тель-Авиве продемонстрировало выдающиеся преимущества системы электрических дорог. Среди них можно отметить, что все точки зарядки вдоль динамического участка установлены под дорожным покрытием. Такая конфигурация позволяет установку в любом месте и представляет собой комплексное решение муниципалитета Тель-Авива эффективной электрификации городского транспорта без добавления визуальных элементов, занимающих пространство.
Пилотный проект демонстрирует реализацию зарядки автобусного парка в городских условиях, что обеспечивает непрерывную работу, уменьшенный размер батареи и зарядку других транспортных средств с использованием одной и той же инфраструктуры. Это уникальное решение для коммерческого парка, которое сочетает в себе статическую зарядку на терминале и динамическую зарядку во время путешествия.
Дорога на Готланд
В январе 2021 года Electreon завершила развертывание динамической крупнейшей системы беспроводной зарядки длиной 1,65 км на дороге общего пользования в Готланде (Швеция).
Электрический дальнемагистральный 40-тонный грузовик, оснащенный пятью беспроводными модулями по 20 кВт, заряжался от дороги при движении с различной скоростью до 60 км/ч на 200-метровом участке электрической дороги мощностью 70 кВт. Система достигла стабильной работы с постоянными результатами, а испытания подтвердили, что снег и лёд не влияют на возможности беспроводной зарядки. Компания доказала надёжность своего облачного программного обеспечения путем удаленного управления, мониторинга и тестирования системы из штаб-квартиры компании в Израиле.
Все дороги ведут… в Милан
18-мая 2021 года Electreon объявила, что присоединяется к «Arena del Futuro» в Брешии (Италия), где компания интегрирует свою беспроводную технологию для зарядки во время вождения двух автомобилей Stellantis и автобуса IVECO. Arena del Futuro – первый международный инновационный проект по обеспечению перевозки людей и транспортировки грузов с нулевым уровнем выбросов углекислого газа, который вносит вклад в достижение углеродной нейтральности.
Это объявление о партнерстве с консорциумом последовало за подписанием компанией Меморандума о взаимопонимании (MOU) с итальянским оператором платных дорог Brebemi в октябре 2020 года. В ходе проекта Electreon предоставит технологию индуктивной беспроводной зарядки, которая будет использоваться консорциумом местных и международных партнеров. В число этих партнеров входят IVECO, IVECO Bus и Stellantis — недавнее слияние итало-американской Fiat Chrysler Automobiles (FCA) и французской группы PSA, а также оператор платных дорог Brebemi по автомагистрали A35 Brebemi-Aleatica и другие.
Хотя испытание в Италии не будет первым примером использования дороги для зарядки электромобилей, это первое испытание технологии на шоссе. В ближайшие месяцы представители этой группы организаций будут совместно работать над демонстрацией возможностей беспроводной динамической индуктивной зарядки, что потребует строительства 1050-метровой асфальтовой кольцевой дороги, питаемой мощностью 1 МВт. Эта замкнутая кольцевая дорога будет называться «Арена будущего». Она расположена недалеко от съезда Chiari Ovest с автомагистрали A35, примерно в 50 километрах от Милана. Под асфальтом будут установлены медные змеевики, а также будет установлен блок управления на обочине дороги. Предыдущие испытания Electreon показали, что в среднем за час от зарядной дороги аккумуляторы получают 70 кВт.
Проект позволит продемонстрировать технологию беспроводной передачи энергии для всего диапазона электромобилей в нескольких режимах; включая статическую передачу энергии для неподвижных транспортных средств и динамическую передачу мощности для движущихся транспортных средств. Партнеры по проекту также изучат передовые технологии подключения IoT (Интернет вещей) для обеспечения максимальной безопасности дорожного движения и обеспечения максимальной производительности коммерческих автомобилей при развертывании дорожных систем с беспроводной зарядкой, а также изучат вопросы оптимизации строительства дорог с целью повышения долговечности дороги, при этом не влияя на эффективность индуктивных систем зарядки, встроенных в дороги.
Неблизкий путь к электрическим дорогам
Electreon — не единственная компания, которая работает над технологией, уходящей корнями в эксперименты Николы Теслы 1890-х годов с освещением отключенных люминесцентных ламп с использованием переменных электрических полей.
Швеция в 2018 году открыла свою первую электрическую дорогу, которая заряжает легковые и грузовые автомобили на маршруте длиной 1,9 км между аэропортом Стокгольм-Арланда и логистической площадкой. А в декабре 2017 г. в Китае был сдан в эксплуатацию экспериментальный участок автобана с фотогальваническим покрытием.
Стоит отметить, что мы все еще далеки от массового внедрения шоссе и дорог с зарядкой для электромобилей. Внедрение такой технологии в глобальном масштабе может занять годы, и другие амбициозные проекты автомагистралей, такие как строительство солнечных панелей, показывают, что успешное внедрение никоим образом не гарантировано. Но необходимо.
На правах рекламы
Мощные виртуальные серверы с процессорами AMD EPYC для размещения любых проектов. Частота ядра CPU до 3.4 GHz. Создайте свой тариф самостоятельно в пару кликов, максимальная конфигурация позволит оторваться на полную — 128 ядер CPU, 512 ГБ RAM, 4000 ГБ NVMe.
Всем здрасти!
Специально начну пост с коротенького видео, буквально 18 секунд вашей жизни, чтоб наглядно показать в чем «фишка» этого аксессуара.
В девайс Baseus Rock-solid встроен ИК-датчик, который автоматически раздвинет боковые стенки при установке смартфона, а после надежно зафиксирует (крайне надежно, так надежно, что аж выдернуть проблематично, спокойно держится в лапках даже в перевернутом состоянии!), держатель соизволит отпустить ВАШ смартфон как только вы поднесете руку к сенсору, расположенному в верхней части девайса (задержи на «думки» отсутствуют!).
Комплектация: Baseus Rock-solid держатель (зарядное устройство), крепление-фиксатор на вентиляцию автомобиля, шнур питания MicroUSB-USB, документация (на английском и китайском, мне скоро стыдно будет, что я не знаю ни тот, ни другой язык!)
Пару слов про крепление-фиксатор: довольно интересная штука, представляет собой шарнирное соединение с основной частью, фиксируется резьбой и позволяет зафиксировать держатель в любой положение на 360°, пружинный крепеж на дефлектор вентиляции, и парочки ОПОРНЫХ лапок, для предотвращения отлома крепления от вибраций во время движения автомобиля.
Вся эта модная конструкция во время движения автомобиля по «плохой» дороге колеблется, но ЗВУКОВ НЕ ИЗДАЕТ!
В общем и целом, Baseus Rock-solid Electric Holder Wireless — это царство поликарбоната, стекла и алюминия с силиконовыми лапками…
Отмечу, что на рынке, есть огромное количество держателей и беспроводных зарядок производства Baseus, разного дизайна, разной мощности, РАЗНЫМИ КОМПЛЕКТАЦИЯМИ с дополнительном крепежом «присоской», с ценниками от 1000 до 4000 рублей, конкретно эта модель Baseus Rock-solid Electric Holder Wireless charger Black, продается от 1800 до 2500 рублей, ссылки скину в комментариях.
Лично для меня, крайне важен жесткий крепеж смартфона в автомобиле, требуется это для мобильных приложений, таких как Dragy, OpenDiag, Антирадар Стрелка — необходима возможность спокойного нажатия на телефон и постоянного наблюдения за дисплеем, но не будем забывать, что это как бы зарядная «станция»
Индукционная зарядка, то есть беспроводное зарядное устройство Qi (существует несколько стандартов беспроводной зарядки, основные это Qi, PMI и A4WP), работает по принципу электромагнитной индукции, проще говоря — это две медные катушки — приёмная и передающая, расположенные очень близко друг к другу. Переменный ток, протекающий по передающей катушке, генерирует магнитное поле. Оно, в свою очередь, создаёт в приёмной катушке индукционный электрический ток. Магия…
В наше время, беспроводная зарядка в автомобиле — это модный аксессуар, многие автомобильные бренды изначально добавляют в комплектации подобные девайсы максимально возможной мощностью подзарядки 15 Ватт, насколько это число адекватное, чуть ниже распишу.
Я был бы не я, если не провел бы практический ТЕСТ беспроводной зарядки, так сказать тест-драйв заряда смартфона в течении 30 минут!
Почему 30 минут? Примерно столько занимает среднестатистическая поездка человека, у кого то чуть больше, у кого то чуть меньше, поэтому самое оптимальное это информация эффективной способности индукционной зарядки за это, относительно, непродолжительное время.
К сути теста: смартфон YotaPhone 2, емкость батареи 2500 mAh, приемная часть беспроводной зарядки реализована на ИС Toshiba (TC7763WBG) с катушкой TDK (технологии 2013 года!), 30-минутная зарядка смартфона в девайсе увеличила заряд батареи на 15%, заряд поднялся с 52 до 67%, напряжение бортовой сети во время теста опустилось с 12.5В до 12.1В, то есть, грубо говоря, зарядка за 30 минут «дала» 400 mAh, для сравнения, во время зарядки смартфона с помощью фирменного зарядного устройства YOTAPHONE с функцией Quick Charge 2.0 (это быстрая зарядка, примерно на 70% эффективнее «обычной») заряд телефона поднялся с 55% до 86% за те же самые 30 минут, думаю это определенный показатель.
Для особо привередливых, заряжал смартфон в обоих случаях именно с 50% зарядом батареи, чтоб исключить влияние программного обеспечения смартфона по ограничению напряжения зарядки на конечном этапе подзаряда с 90% до 100%!
Осталось придумать способ спрятать провод питания на держатель, есть грамотные идеи?
Как Вам девайс, стоит оно того?
Кнопки жмем, пожалуйста!
5 наивных вопросов о беспроводной зарядке, которые продолжают задавать
На Хабре есть немало статей о беспроводной зарядке смартфонов, и в комментариях к каждой из них, нет-нет, да и проскользнет наивный вопрос, который местные старожилы мгновенно заминусуют, отправив комментатора учить матчасть. Мы как, не побоимся этого слова, крупнейший производитель зарядных устройств для смартфонов с удовольствием проведем ликбез по беспроводным зарядкам, ответим на вопросы и развеем пару мифов. И начнем, пожалуй, с вопроса, от которого большинство хабровчан начинают скрежетать зубами.
Опасна ли беспроводная зарядка для здоровья?
Шапочка из фольги и свинцовые трусы компенсируют все негативные… извините, шутка. Уверения о некоем опасном излучении беспроводных зарядок можно воспринимать только со снисходительной улыбкой. Как говорится, не учите физику, и ваша жизнь будет полна чудес (и/или необоснованных страхов). Если на расстоянии двух сантиметров над поверхностью станции телефон перестает заряжаться и даже распознавать беспроводную зарядку, то откуда взяться излучению, которое будет «бить» на метры вокруг, выжигая мозг и репродуктивную систему?
Каждую секунду вас пронзают радиоволны сотовой связи, Wi-Fi, Bluetooth, ТВ и радиовещания и множество других сигналов в самых разных диапазонах, вы подвергаетесь воздействию электромагнитного поля от компьютера, любого электроприбора и даже электропроводки в стенах, а уж как «фонит» работающая микроволновка! И всё это не оказывает ровным счетом никакого влияния на вас, потому что это не ионизирующее излучение (то есть, не радиация).
Изучением влияния неионизирующего излучения на человека ученые занимаются десятки лет, и за это время было не раз доказано, что реальную опасность для людей представляют только долговременные тесные объятия с мощными неэкранированными излучателями, вроде военного радара, базовой станции сотовой связи, направленной точно на вас на расстоянии в пару метров или микроволновки без двери. И вред будет заключаться в разогреве молекул воды в клетках и денатурации белков.
Единственная рекомендация, которая хоть как-то затрагивает беспроводные зарядки для смартфонов, — не подносить работающую зарядку к кардиостимулятору. По инструкции медицинским устройствам вообще противопоказано любое постороннее мощное излучение. При этом нет никаких доказательств или случаев влияния Qi-зарядки на кардиостимулятор. Более того, уже разработана беспроводная зарядка для самих кардиостимуляторов.
Человеку беспроводная зарядка не может навредить никоим образом. А вот себе самой — вполне, если между телефоном и станцией оставить металлический предмет (как монета на фото). Электромагнитная индукция — дело такое.
Фото: Wireless Power Consortium
Однако если задаться такой целью, с помощью беспроводной зарядки действительно можно нанести вред смартфону. Дело в том, что хоть Qi-станции могут обнаруживать посторонние металлические предметы, попавшие между двумя катушками, некоторые тонкие предметы, вроде скрепок или декоративных вставок на чехле, могут остаться незамеченными. Оказавшись над передающей индукционной катушкой, металл неизбежно начнёт нагреваться. Нескольких минут хватит, чтобы та же скрепка раскалилась и начала плавить пластик.
Какой блок питания нужен для беспроводной зарядки?
КПД проводной зарядки составляет около 97%, то есть потерь энергии практически нет. А вот КПД беспроводных зарядок колеблется на уровне 60–75%. В теории, в сферических условиях в вакууме, так сказать. В реальности на КПД зарядки стандарта Qi влияет положение телефона на зарядной станции (то есть положение индукционных катушек друг относительно друга), их характеристики и размеры.
В этом году технологические новостные сайты наперебой репостили «исследование» энтузиаста, сравнившего скорость и энергопотребление проводной и беспроводных зарядок. Закономерно, результаты оказались не в пользу последних, причем КПД индукционной зарядки варьировался от станции к станции и особенно сильно зависел от положения смартфона на них. Если за 100% взять эффективность проводной зарядки, то КПД Qi варьировался от 20% до 53%, а самый лучший результат показала оригинальная Google Pixel Stand — 61%. Правда, исследование было посвящено не скорости или тепловыделению беспроводных зарядок, а их энергопотреблению — автор вел читателя к выводу, что если хотя бы половину от 3 млрд смартфонов в мире заряжать по воздуху с таким КПД, энергопотребление и нагрузка на энергосети возрастут. С одной стороны, с математикой не поспоришь. С другой, неутешительный вывод держится на вероятности «если бы, да кабы», а энергопотребление в мире и так растёт за счет цифровизации общества.
Кстати, возьмите на вооружение USB-тестер, с помощью которого можно измерять напряжение, ток и переданную энергию. Такой гаджет стоит около 1000 рублей, но позволяет безошибочно оценить качество USB-кабелей и выходные параметры зарядных устройств. Архиполезная вещь в хозяйстве!
Фото: AliExpress
Исходя из невысокого реального КПД индукционной зарядки, мы приходим к необходимости подключения зарядной станции к блоку питания повышенной мощности. Если 5-ваттную станцию подключить к 5-ваттному ЗУ, то из-за потерь скорость зарядки смартфона будет… скорее всего, никакой, потому что результирующая мощность на приёмной катушке смартфона окажется незначительно выше энергопотребления телефона в режиме ожидания. Производители Qi-станций рекомендуют использовать блоки питания с мощностью на 30–40% выше, чем у Qi-зарядки. Так, Apple для своей новой 15-ваттной MagSafe для iPhone 12 рекомендует докупить адаптер с мощностью не ниже 20 Вт. К счастью, не обязательно производства Apple. Мы провели сравнение скорости зарядки iPhone 12 Pro через MagSafe, подключенного к оригинальному 20-ваттному адаптеру Apple и к крохотному Anker Nano на те же 20 Вт. Разница между двумя блоками питания укладывается в несущественную погрешность — 188 минут в случае с ЗУ Apple 20 Вт и 190 минут в паре с Anker Nano 20 Вт. А при зарядке от этих блоков питания не через MagSafe, а напрямую по кабелю, батарею удалось зарядить за одинаковое время в 104 минуты.
Кстати, о MagSafe. Формально с новой зарядкой Apple совместимы все iPhone с Qi-приемником, но лишь семейство iPhone 12 будет заряжаться с максимальной мощностью 15 Вт, тогда как предыдущие модели смартфона — только 5 Вт. Также обозреватели заметили странную несовместимость MagSafe с мощными блоками питания для MacBook — в паре с 96-ваттным адаптером MagSafe «раскачался» только до 10 Вт. Есть мнение, что в адаптер для ноутбука просто не «зашит» необходимый профиль питания, требуемый для MagSafe.
Раньше мы тоже советовали приобретать для наших беспроводных зарядок блоки питания примерно на 40% мощнее, однако теперь самые мощные Qi-станции, вроде Anker PowerWave II Stand мы просто комплектуем сетевым адаптером необходимой мощности. Если в комплекте с вашей Qi-зарядкой не оказалось кабеля, докупите гарантированно хороший провод — дешёвые безымянные USB-кабели часто не могут передать высокие токи, а наименее качественным кабелям не покоряется даже 0,5 А.
Опасна ли беспроводная зарядка для смартфона?
Рискуем удивить, но да. Как и проводная зарядка. А уж как опасно для аккумулятора отсутствие любой зарядки и уход в глубокий разряд! Аккумуляторы вообще от жизни умирают. На скорость наступления неизбежного конца по большей части влияет лишь интенсивность использования батареи. В некотором смысле литий-ионные батареи следуют завету «live fast, die young» — чем быстрее аккумулятор выработает свой ресурс циклов заряда/разряда, тем быстрее потеряет ёмкость и потребует замены.
Заметьте, мы говорим о ресурсе, выраженном в количестве циклов зарядки. Самому аккумулятору абсолютно все равно, каким образом ему пытаются восполнить заряд: по проводу или через индукционную катушку — контроллер питания любой входящий ток приведёт к нужным характеристикам и лишь затем подаст на элемент питания.
Но нет дыма без огня, откуда-то ведь взялись городские легенды об опасности беспроводной зарядки? В этом мифе есть доля правды, только не там, где полагают большинство несведущих владельцев смартфонов. Повторим: ток, подаваемый непосредственно на аккумулятор, не различается в зависимости от способа зарядки, так что никакого «повреждения индукционными токами» при использовании стандарта Qi быть не может в принципе. Аккумулятору вредит лишь нагрев до высоких температур, который ускоряет деградацию анода и катода и, как следствие, ведёт к снижению ёмкости и в особо тяжёлых случаях даже к короткому замыканию. Ускоренный износ батареи наблюдается при её нагреве выше 30 °C, то есть температурный порог издевательски мал и ниже температуры тела человека.
Давайте считать и прикидывать. КПД Qi-зарядок составляет около 60%, большая часть потерянной энергии преобразуются в тепло, которое нагревает катушки и, соответственно, смартфон, а вместе с ним и аккумулятор. Важный момент — для наиболее высокого КПД катушки в станции и смартфоне должны находиться точно друг над другом, при их смещении станция вынуждена повышать мощность, что вызывает повышенный нагрев.
Дешевые безымянные Qi-зарядники не испортят ваш смартфон, зато могут испортиться сами — экономия на элементной базе и некачественная пайка могут закончиться коротким замыканием. И хорошо, если не случится возгорания.
Фото: iphones_ru / Instagram
Смартфоны могут охлаждаться только естественным образом, поэтому добротный чехол серьезно ухудшает отвод тепла. Это не значит, что надо непременно избавляться от чехлов во имя сохранности батареи — новый аккумулятор через пару лет обойдётся дешевле, чем потенциально разбитый экран сейчас. Но свою лепту в перегрев смартфона чехол всё-таки вносит.
Поэтому же мы не рекомендуем добавлять смартфону функцию беспроводной зарядки с помощью Qi-приёмника в виде тонкой пластины со штекером. Смартфоны без Qi-катушки просто не рассчитаны на то, что сквозь них начнут протекать индукционные токи, а тыльную часть начнет нагревать индукционная катушка. В лучшем случае при использовании такого ресивера вы получите очень быструю деградацию аккумулятора из-за перегрева, в худшем — испорченные MEMS-компоненты, вроде компаса или гироскопа.
Подобные Qi-ресиверы для смартфонов можно купить за 200–300 рублей, но мнимое удобство может обернуться повреждениями аккумулятора и микромеханических компонентов смартфона.
Фото: AliExpress
Всё-таки стандарт беспроводной зарядки Qi разрабатывался не наобум лазаря. Начинку смартфонов предложили защищать изолирующей пластиной, возможные негативные эффекты от перегрева были просчитаны, а мощность — ограничена гарантированно безопасными значениями (те самые 5 Вт в первых ревизиях стандарта, 15 Вт сейчас).
Даже в самом неблагоприятном случае беспроводная зарядка не превратит телефон в сковородочку для жарки шкварок. В смартфоны встроен термодатчик, который не позволяет батарее нагреваться выше 45 °C. Если обнаружится перегрев, например из-за толстого чехла, не дающего телефону охлаждаться естественным образом, то контроллер питания потребует снизить подаваемую мощность.
Но всё это касается оригинальных спецификаций Qi с базовым ограничением мощности беспроводной зарядки смартфонов в 15 Вт. А что же с быстрыми беспроводными зарядками?
Беспроводная зарядка высокой мощности опасна или нет?
Заряжать современный смартфон от беспроводной станции мощностью 5 Вт — это очень медитативное занятие, имеющее смысл только если телефон оставлять на прикроватной тумбочке на всю ночь. Для тех, кто закономерно не хочет ждать по шесть часов, производители смартфонов предлагают собственные проприетарные быстрые зарядки, на полную мощность работающие только с определёнными устройствами их же марки. Так у Huawei есть SuperCharge на 27 Вт и 50 Вт, OPPO представила AirVOOC на 65 Вт, а Xiaomi так и вовсе в ноябре 2020 года анонсировал 80-ваттную беспроводную зарядку, способную зарядить батарею на 4000 мА·ч за 19 минут.
Чудо техники от Xiaomi — беспроводная зарядка телефона за 18 минут. А что с температурой батареи? Пока неизвестно.
Потрясающие мощности и, в теории, потрясающее тепловыделение. Заметим, что при проводной зарядке гаджеты тоже нагреваются, и этот нагрев зависит от мощности зарядки (при условии, что сам смартфон в этот момент не используется, иначе нагрев будет значительно выше). Но при беспроводной передаче энергии тепла выделяется всё же больше. Соответственно, Qi-зарядник на 5 Вт нагреется крайне несущественно, на 15 Вт — побольше, а вот как должен разогреться смартфон, который питают через 80-ваттную беспроводную станцию… На самом деле однозначно мы пока не можем ответить на этот вопрос, сверхмощная зарядка Xiaomi ещё не вышла в серию, и реальных независимых тестов пока не проводилось.
Итак, с тепловыделением быстрых беспроводных зарядок более-менее разобрались — в теории оно выше, но практически нагрев контролируется термодатчиками и разнесением высокой мощности на две отдельных передающих катушки. Но есть другой возможный негативный фактор, общий и для проводной, и для беспроводной быстрой зарядки — повышенный ток, подаваемый на аккумулятор.
Разрядка и зарядка литий-ионной батареи представляет собой процесс передачи положительных ионов лития между анодом и катодом. Чем выше мощность заряда или разряда, тем быстрее ионы покидают один электрод и прикрепляются к другому. В ходе эксплуатации батареи анод и катод неизбежно изнашиваются, а быстрая зарядка незначительно ускоряет этот процесс. Насколько? Если использовать исключительно «быстрый» способ, то разница в ёмкости в сравнении с медленно заряжаемым аккумулятором проявится года через два или примерно 500–600 циклов, но при таком износе в принципе разумно заменить батарею, так как та неизбежно потеряет 10–15% ёмкости. Подчеркнем, что эта проблема проявляется при использовании и проводных, и беспроводных зарядных устройств высокой мощности.
Почему в некоторых смартфонах беспроводная зарядка до сих пор на 5 Вт?
Стандарт Qi сразу создавался открытым, поэтому за установку индукционной Qi-катушки производители гаджетов не платят никаких лицензионных отчислений. Соответственно, поддержка Qi — это лишь вопрос себестоимости индукционного модуля и перепроектирования внутренностей смартфона. Всякая компания вольна решать, внедрять ли ей поддержку Qi или нет и катушку какой мощности интегрировать.
Смартфон Palm Pre опередил свое время, став первым массовым телефоном с беспроводной зарядкой. И это в 2009 году, за год до появления Qi, за два года до первого Android-фона с опциональной Qi-крышкой и за шесть лет до интеграции Qi-катушек внутрь смартфонов.
Фото: HP
К счастью, цена катушек пала достаточно низко, чтобы установка приёмника даже на 10 Вт практически не отражалась на цене телефона, хотя 3–4 года назад смартфоны почти поголовно имели катушки всего на 5 Вт. В современных устройствах приемник Qi с мощностью 5 Вт можно встретить только по двум причинам: либо вам попалось удешевлённое по всем возможным фронтам устройство, либо это намеренный шаг для разнесения смартфонов компании по разным ценовым сегментам, чтобы дорогие модели имели более явные преимущества над дешёвыми.