Daya Nirkabel: Dari Smartphone hingga Kendaraan Listrik – Jalan di Depan

Dunia saat ini semakin didayakan oleh antarmuka nirkabel—dari earbuds dan kompor induksi hingga bidang yang berkembang pesat dari pengisian daya kendaraan listrik. Pertanyaan yang tersisa: apakah kita akhirnya dapat menyambarkan daya ke mobil tanpa kabel, atau menyampaikan listrik jaringan ke lokasi terpencil tanpa tiang dan saluran?

Pengiriman daya nirkabel terbagi menjadi dua kategori luas. Yang pertama bergantung pada kopling erat antara transmiter dan penerima, menciptakan medan listrik atau magnetik yang mengirankan energi secara langsung di seluruh celah pendek. Banyak alat rumah tangga—kompor induksi, sikat gigi, dan sebagian besar charger ponsel—menggunakan prinsip ini untuk menginduksi arus di dalam coil penerima di dekatnya.

Kategori kedua, kopling radiasi, mengarahkan berkas energi—seringkali gelombang radio frekuensi tinggi—ke arah penerima yang disesuaikan untuk memanen sebanyak mungkin daya tersebut.

Penyelarasan antara pengirim dan penerima sangat penting untuk transfer energi yang efisien. (Gambar: Molex Ventures)

Efisiensi dan jangkauan transmisi adalah metrik kunci untuk kedua pendekatan. Kopling erat memerlukan penyelarasan yang tepat; misalnya, wajan di kompor induksi berhenti memanas segera ketika melenceng dari cakungan medsar magnetik. Smartphone menggunakan magnet yang disematkan untuk menjaga ponsel tetap terpusat di bantal pengisian, upaya teknik kecil namun esensial yang secara dramatis meningkatkan waktu pengisian.

Pada skala yang lebih besar, pengisian daya nirkabel untuk kendaraan listrik menghadapi tantangan penyelarasan yang sama. Survei Molex terbaru menemukan bahwa 36 % eksekutif automotive mengasumsikan pengisian daya nirkabel akan menjadi fitur standar pada 2030. sementara charger ponsel biasanya beroperasi pada puluhan watt, EV membutuhkan 50 kW hingga 250 kW untuk membuat perjalanan jarak jauh dapat bersaing dengan mesin pembakaran. Bahkan beberapa persisalah penyelarasan dapat menerjemahkan menjadi ratusan watt panas yang terbuang di antarmuka.

Konsep jalur pengisian daya nirkabel kendaraan listrik? (Gambar: Molex Ventures)

Standar J2954_202010 SAE International menangani banyak masalah ini dengan mendefinisikan interoperabilitas, kompatibilitas elektromagnetik, batas EMF, performa, keamanan, dan pengujian untuk pengisian daya EV stasioner. Spesifikasi saat ini mencakup bantal di atas tanah dan belum menangani pemasangan terintegrasi, tetapi ini membentuk kerangka untuk skenario pengisian dinamis di masa depan.

Standar ini juga mencakup protokol penyelarasan yang membantu pengemudi menyesuaikan kendaraan mereka dengan bantal pengisian—dan menyiapkan panggung untuk penyelarasan otonom di masa depan. Namun, teknologi ini akan memerlukan teknik yang kuat dan kebiasaan pengguna yang disiplin untuk mencocokkan kenyamanan menyambungkan mobil ke stasiun pengisian tradisional.

Pengisian daya nirkabel di dalam kendaraan mengilustrasikan keterbatasan saat ini: ponsel harus ditempatkan di tempat tertentu untuk mencapai penyelarasan coil yang optimal. Bahkan charger konsumen paling canggih masih secara efektif terikat pada lokasi tetap.

Bentuk-bentuk bantal pengisian yang berbeda: rack, bantal, dan cup holder. (Gambar: Molex Ventures)

Smartphone modern menggunakan magnet yang kuat untuk menyederhanakan penyelarasan, namun pengalaman tetap terbatas pada titik yang ditentukan. Pengalaman pengguna yang lebih fluida akan memungkinkan perangkat diisi daya di mana saja dalam suatu volume, tanpa kopling yang tepat. Ossia, startup yang didanai Molex Ventures, mengejar visi tersebut dengan memanfaatkan array antena gaya MIMO untuk memancarkan daya bahkan ketika penerima tidak berada dalam garis pandang langsung.

Sistem Ossia memancarkan sinyal reguler dari antenanya untuk menyelaraskan dengan perangkat di dekatnya. Setiap penerima menyiarakan sinara yang melaporkan kehadiran dan kebutuhan daya. Transmiter mengukur fase setiap sinara dan menggunakan informasi tersebut untuk mengarahkan berkas energi koheren ke arah perangkat. Dengan beberapa antena, transmiter dapat menyelesaikan perbedaan fase pada setiap elemen, memungkinkan beamforming yang sangat akurat yang bahkan dapat memantul dari dinding untuk mencapai penerima.

Perangkat yang diaktifkan dengan penerima daya Ossia Cota mengirim sinara untuk menentukan lokasi transmiter, yang kemudian menyampaikan daya melalui jalur yang sama. (Gambar: Molex Ventures)

Transmiter dapat mendukung beberapa perangkat secara bersamaan. Setiap penerima mengirim sinara permintaan daya, dan transmiter mengalokasikan pulsa daya secara proporsional terhadap permintaan tersebut, memastikan distribusi yang efisien dalam volume tersebut.

Dengan menyampaikan daya melalui berkas daripada coil yang kaku, pendekatan ini men redefinisikan apa yang kita anggap sebagai “pengisian daya nirkabel.” Detektor asap terpasang di langit-langit dapat beroperasi selamanya, dan robot vacuum dapat beroperasi tanpa docking. Pergeseran paradigma beralih dari pengisian ke pengiriman daya, membuka kemungkinan baru untuk energi nirkabel yang meluas dan tidak terikat.

Sama seperti smartphone membebaskan kita dari kabel darat, sistem daya nirkabel volumetrik yang benar dapat mengubah kebiasaan sehari-hari. Kunci untuk mewujudkan visi ini terletak pada kemajuan sensor penyelarasan, manajemen termal, dan beamforming efisiensi tinggi—bidang di mana keahlian dan penelitian terfokus dapat mempercepat kemajuan menuju dunia yang semakin terhubung dan tidak terikat.

>> Artikel ini awalnya dipubliker di situs kami yang serupa, EE Times Europe.

Konten Terkait:

• Mengurai tantangan desain daya nirkabel di dalam kendaraan
• Memahami dasar-dasar pengisian daya nirkabel
• Mengurai pengisian daya nirkabel
• Drone terus bergerak dengan solusi pengisian daya nirkabel
• 10 tren kunci dalam teknologi nirkabel
• Solusi emerging meningkatkan manajemen daya kendaraan listrik

Untuk lebih banyak Embedded, langganan newsletter email harian Embedded.