Chargement sans fil pratique pour une utilisation à domicile

Un nouveau système de recharge sans fil peut recharger des appareils placés n’importe où dans un anneau qui l’entoure. Les systèmes existants transfèrent l’énergie dans une direction spécifique ou vers une position spécifique. En fournissant un champ de charge en forme de beignet, le nouveau système offre une conception plus pratique et plus fiable pour une utilisation par les consommateurs.

Le principal défi dans la création d’un chargeur omnidirectionnel a été que la force du champ de charge change avec l’emplacement. Cela signifie que les appareils se chargeront de manière inefficace s’ils se trouvent au mauvais endroit ou s’ils ne sont pas orientés correctement. Une approche pour résoudre ce problème consiste à créer un champ de charge à l’aide de plusieurs bobines émettrices connectées à plusieurs sources d’alimentation, mais cela augmente la complexité de l’émetteur, rendant le système peu pratique. D’autres systèmes utilisent la rétroaction pour orienter correctement le champ de charge, mais les systèmes de contrôle sont également compliqués et coûteux.

Les chercheurs de l’université d’Aalto ont développé le nouveau système pour relever ces défis. « Nous avons cherché à créer un système simple et peu coûteux utilisant une seule source d’énergie », explique Nam Ha-Van, le chercheur postdoctoral qui a dirigé l’étude.

La clé de cette nouvelle conception est une bobine d’alimentation cylindrique. Le fil situé en haut de la bobine est enroulé dans la direction opposée à celle du fil situé en bas de la bobine, avec un pont en forme de Z qui les relie. Comme le courant circule dans ces enroulements dans des directions opposées, ils produisent des champs magnétiques complémentaires. Un champ sort du milieu de la bobine cylindrique, contourne l’enroulement supérieur et revient par le haut ; l’autre sort du milieu, contourne l’enroulement inférieur et revient par le bas.

Il en résulte un champ magnétique uniforme autour du centre de la bobine de charge. Les récepteurs placés n’importe où dans cette zone se chargent efficacement, quelle que soit leur position ou leur orientation. « Ce n’était qu’une preuve de concept », explique Yining Liu, candidat au doctorat. « Maintenant, nous pouvons travailler pour améliorer l’efficacité – peut-être jusqu’à environ 90 % – et aussi la puissance. »

Sur la base de simulations du champ électromagnétique autour d’un appareil grand public, les chercheurs ont constaté que le niveau d’exposition était conforme aux exigences des règlements de sécurité. Toutefois, d’autres études de sécurité seront nécessaires avant que la technologie puisse être utilisée.

La nouvelle conception complète les travaux récents du même groupe de recherche qui ont permis de transférer de l’énergie à plusieurs récepteurs mobiles dans une zone de chargement. Les deux technologies s’attaquent à différents aspects du défi que représente la recharge sans fil : la liberté de mouvement pour les applications industrielles et le placement libre pour les appareils de table grand public.

Les résultats ont été publiés dans IEEE Transactions on Industrial Electronics.