Bagaimana Sistem Daya Baru Meningkatkan Pengisian Nirkabel

Munculnya sistem pengisian nirkabel tidak mengejutkan. Perangkat ini menyediakan lebih banyak kenyamanan dan fleksibilitas daripada rekan-rekan berkabel mereka. Namun, beberapa faktor pembatas menjaga pengisi nirkabel dari muncul sebagai standar industri.

Terutama, tim insinyur dari Universitas Nasional Incheon baru-baru ini memperkenalkan sistem manajemen daya baru yang memiliki potensi untuk secara drastis meningkatkan solusi pengisian nirkabel. Sistem baru ini menyediakan daya yang stabil dan mengurangi interferensi. Berikut adalah apa yang perlu Anda ketahui.

Bagaimana Pengisian Nirkabel Bekerja?

Banyak hal terjadi di balik layar ketika Anda meletakkan ponsel atau jam tangan pintar Anda pada stasiun pengisian nirkabel. Perangkat ini mencapai Transfer Daya Nirkabel (WPT) tanpa colokan dan melalui kasus menggunakan induksi elektromagnetik.

Induksi elektromagnetik terjadi secara nirkabel setelah kumparan transmisi nirkabel yang terletak di stasiun pengisian mendekati kumparan penerima. Skenario ini menyebabkan elektron di kumparan penerima bergetar, menciptakan medan elektromagnetik antara kedua kumparan yang mengisi perangkat Anda.

Sirkuit Resonan

Salah satu komponen kunci dari sistem pengisian nirkabel adalah sirkuit resonan. Perangkat ini menyeimbangkan induktansi kumparan penerima untuk mencapai resonansi frekuensi. Mereka juga memainkan peran penting dalam meningkatkan transfer daya ke unit dan mengurangi impedansi sirkuit.

Pengaturan Resonansi

Untuk mengontrol interferensi dan daya sistem, pengaturan resonansi digunakan. Penyesuaian ini sering menggunakan penerima kompensasi paralel untuk membantu memodulasi frekuensi operasi sistem. Menariknya, modulasi ini menciptakan ketidakcocokan antara frekuensi modulasi dan resonansi, yang menghasilkan kinerja yang berkurang.

Masalah dengan Sistem Pengisian Nirkabel Saat Ini

Pengisian nirkabel memiliki beberapa kelemahan serius saat ini. Misalnya, ini jauh lebih lambat daripada alternatif kabel. Selain itu, perangkat Anda perlu sangat dekat untuk sebagian besar sistem pengisian berfungsi dengan benar.

Interferensi Elektromagnetik

Sistem daya dan sirkuit resonan yang digunakan dalam stasiun pengisian nirkabel saat ini dapat mengganggu sirkuit resonan pada perangkat lain di sekitarnya. Interferensi elektromagnetik ini mengurangi efisiensi dan kinerja stasiun pengisian nirkabel.

Efisiensi Sistem Rendah

Sistem pengisian nirkabel tradisional dapat mengalami kehilangan daya yang tiba-tiba dan tidak terduga. Alasan utama untuk kehilangan daya yang tiba-tiba ini adalah perubahan frekuensi yang drastis dalam sirkuit resonan. Skenario ini akan menyebabkan perangkat Anda memanas dan mengisi daya dengan lambat.

Solusi Pengaturan Resonator

Telah ada beberapa solusi pengaturan yang diperkenalkan ke sektor ini sejak pengisian nirkabel memasuki pasar. Namun, semua solusi ini memerlukan beberapa bentuk perangkat keras tambahan. Masalahnya adalah perangkat ini menambah kompleksitas, kebutuhan daya, dan ukuran keseluruhan perangkat. Selain itu, mereka mahal dan dapat memerlukan ahli untuk menavigasi pengaturan kontrol yang kompleks.

Standar Pengisian Nirkabel Qi

Standar pengisian nirkabel paling populer yang berlaku saat ini adalah standar Qi. Stasiun pengisian ini dapat menyediakan energi nirkabel ke perangkat sekitar 4 cm jauhnya. Frekuensi operasinya berkisar antara 110-205kHz, dan dapat mengisi beberapa perangkat secara bersamaan.

Source – Torro

Qi populer tetapi tidak efisien. Ini lambat dan dapat menyebabkan perangkat Anda memanas. Perangkat Anda yang panas dapat menurunkan kinerja baterai dari waktu ke waktu. Oleh karena itu, ada kebutuhan langsung untuk solusi pengisian nirkabel yang lebih stabil dan efisien. Untungnya, solusi sedang dalam proses.

Studi Pengisian Nirkabel yang Ditingkatkan

Insinyur dari Universitas Nasional Incheon menerbitkan sebuah studi berjudul “Resonant Tuning Rectifier for Parallel Compensated Receivers in Wireless Power Transfer“¹ dalam jurnal ilmiah IEEE Transactions on Industrial Electronics bulan ini. Studi ini memperkenalkan solusi rectifier pengaturan resonan baru yang dapat menyediakan daya nirkabel yang stabil dan dapat merevolusi pasar.

Rectifier Pengaturan Resonan (RTR)

Rectifier pengaturan resonan (RTR) membantu memperbaiki ketidakcocokan resonansi dari penerima kompensasi paralel yang terjadi selama modulasi frekuensi spektrum yang tersebar. Untuk melakukan tugas ini, unit mengatur kapasitansi efektif secara otomatis.

Langkah ini memungkinkan RTR untuk menyetel frekuensi resonan dengan menyinkronkan sinyal kontrol dan arus sistem. Setelah disinkronkan, perangkat dapat mulai mengkompensasi ketidakcocokan antara resonansi intrinsik dan periode modulasi.

Secara khusus, ilmuwan mencapai pengaturan dengan menyinkronkan penghentian MOSFET rectifier dengan nol penyeberangan arus primer. Sistem ini menggunakan kumparan sensor terintegrasi untuk mengekstrak informasi fase dan menyinkronkan outputnya dengan arus primer sistem.

Pengujian Pengisian Nirkabel yang Ditingkatkan

Untuk menguji sistem pengisian nirkabel yang ditingkatkan, insinyur membuat prototipe stasiun pengisian kendaraan listrik 2,2 kW. Stasiun pengisian kendaraan tersebut menjalani beberapa fase pengujian. Selama percobaan ini, tim mengumpulkan data tentang kinerjanya, efisiensi, tingkat interferensi, stabilitas, dan dampaknya pada baterai. Hasilnya sangat mengesankan.

Hasil Pengujian Pengisian Nirkabel yang Ditingkatkan

Pengaturan daya baru meningkatkan kinerja di seluruh stasiun pengisian. Misalnya, ini mempertahankan modulasi frekuensi operasi yang disetel antara 80 — 90 kHz. Frekuensi ini memungkinkan stasiun untuk menyediakan daya output konstan.

Insinyur mencatat peningkatan efisiensi sebesar 3,5%–8,1% saat menggunakan perangkat yang ditingkatkan. Sistem baru mencapai efisiensi tambahan melalui sistem otomatis dan fitur turn-on ZVS (Zero Voltage Switching) dan turn-off dv/dt rendah. Fitur ini mencegah kehilangan daya karena switching.

Manfaat Studi Pengisian Nirkabel yang Ditingkatkan

Terdapat banyak manfaat yang diperkenalkan oleh studi pengisian nirkabel ke pasar. Misalnya, ini menyediakan alternatif biaya rendah untuk status quo yang meningkatkan kinerja. Selain itu, desain minimalis menawarkan lebih banyak pengaturan kontrol yang memungkinkan adaptasi waktu nyata untuk skenario penggunaan.

Pengiriman Daya yang Stabil

Manfaat utama yang disediakan oleh solusi pengisian yang ditingkatkan adalah pengiriman daya yang andal dan stabil. Manfaat ini sangat penting untuk menciptakan elektronik yang lebih efektif dan berguna. Sistem yang ditingkatkan mengungguli pendahulunya dan menghasilkan daya yang stabil dengan kehilangan energi minimal.

Tidak Perlu Komponen Daya

Manfaat besar lain dari penelitian ini adalah penghapusan komponen daya tambahan. RTR baru tidak memerlukan sistem yang kompleks atau komponen daya tambahan seperti baterai, kapasitor, atau komponen daya lainnya yang akan meningkatkan faktor bentuk unit.

Tidak Perlu Logika Kontrol

Sejalan dengan pemikiran tersebut, RTR yang ditingkatkan menghilangkan kebutuhan untuk mengintegrasikan sirkuit umpan balik yang kompleks. Banyak energi dan ruang yang diselamatkan, menghilangkan kebutuhan untuk sistem komunikasi pengirim-penerima. Hasilnya adalah unit yang lebih kecil dan lebih tahan lama.

Aplikasi Sistem Pengisian Nirkabel yang Ditingkatkan

Terdapat aplikasi hampir tak terbatas untuk sistem pengisian nirkabel berkinerja tinggi. Selain mengisi daya kendaraan listrik, ponsel, atau jam tangan Anda, unit ini dapat menyediakan daya untuk komputer, sensor, dan berbagai perangkat untuk menyederhanakan kehidupan bagi miliaran orang. Berikut beberapa aplikasi potensial untuk stasiun pengisian nirkabel berkinerja tinggi.

Medis

Industri medis dapat menggunakan teknologi ini untuk menciptakan proses pemantauan dan pengobatan yang lebih efektif. Perangkat ini dapat menyediakan cakupan 24/7 untuk pasien. Sudah, insinyur telah melihat wearables, implant, dan perangkat medis kritis lainnya yang dapat menggunakan teknologi ini untuk meningkatkan kemampuan mereka.

Logistik

Industri lain yang dapat mendapat manfaat dari kemampuan pengisian nirkabel yang ditingkatkan adalah sektor logistik. Sektor logistik dapat menggunakan studi ini untuk meningkatkan sistem pelacakan, termasuk perangkat IoT. Perangkat ini dapat menyediakan pemantauan sekitar jam untuk tingkat yang sama sekali baru menggunakan solusi pengisian nirkabel. Di masa depan, barang Anda akan aman dengan sensor IoT di gudang, truk, dan toko.

Peneliti Sistem Pengisian Nirkabel yang Ditingkatkan

Studi pengisian nirkabel ini dipimpin oleh peneliti dari Universitas Nasional Incheon, Incheon, Korea, dengan bantuan dari tim dari Universitas Auckland, Auckland. Secara khusus, Saidul Alam Chowdhury, Seongmin Kim, Sangwon Kim, Inkui Cho, dan Duk Ju Ahn berkontribusi pada makalah ini. Sekarang, tim mencari untuk memperluas kemampuan sistem pengisian mereka dan mengurangi biayanya, memungkinkan integrasi skala besar.

Perusahaan yang Memimpin dalam Pengisian Nirkabel

Munculnya opsi pengisian nirkabel telah menghasilkan beberapa perusahaan menjadi pemain dominan di pasar. Perusahaan ini mengkhususkani dalam R&D dan terus memperkenalkan perangkat yang lebih mampu dan terjangkau. Berikut adalah satu perusahaan yang diposisikan untuk mengamankan pengembalian investasi yang signifikan karena setiap kemajuan teknologi besar di industri.

Energous Corporation

Energous Corporation (WATT ) memasuki pasar pada tahun 2012. Perusahaan ini didirikan di San Jose, CA, dan telah tumbuh menjadi penyedia sistem pengisian nirkabel terkemuka. Perusahaan ini saat ini menawarkan berbagai solusi pengisian nirkabel yang berkisar dari bantalan tradisional hingga solusi pengisian nirkabel gudang jarak jauh.

Produk utama Energous Corporation adalah WattUp jaringan daya nirkabel. Perangkat ini bekerja dengan unit IoT untuk menyediakan pengisian cerdas jarak jauh. Ini menggunakan pengisian berbasis frekuensi radio dan kompatibel dengan seleksi besar perangkat IoT dan elektronik lainnya.

WATT dianggap sebagai tambahan yang kuat untuk portofolio Anda karena beberapa alasan kunci. Misalnya, saham telah mengalami pergerakan positif baru-baru ini. Peran utama perusahaan dalam sektor pengisian nirkabel, plus pembaruan teknologi yang dijanjikan, mengarahkan pertumbuhan ini.

Saat ini, WATT memiliki kapitalisasi pasar $10.791M dan kisaran 52 minggu 0.2800 – 2.7000. Mereka yang mencari produsen stasiun pengisian yang terpercaya harus mempertimbangkan untuk melakukan penelitian lebih lanjut tentang Energous Corp dan penawarannya.

Terbaru tentang Energous Corporation

Pengisian Nirkabel Akan Menjadi Standar Akhirnya.

Tidak ada keraguan bahwa saat pengisian nirkabel mengejar alternatif berkabel, itu akan menjadi standar. Penghematan biaya, kenyamanan, dan fleksibilitas terus membuat pengisian nirkabel menjadi pilihan yang disukai oleh pengguna dan produsen. Oleh karena itu, Anda mungkin tidak terlalu jauh dari tidak perlu lagi mencari kabel pengisian atau baterai.

Pelajari tentang solusi daya inovatif lainnya DI SINI.

Referensi Studi:

^{1. Chowdhury, S. A., Kim, S., Kim, S., Cho, I., & Ahn, D. (2024). Resonant tuning rectifier for parallel compensated receivers in wireless power transfer. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 71(12), 15664–15673. https://doi.org/10.1109/TIE.2024.3390737}