La technologie Qi : chargement de batterie sans fil

On entend de plus en plus parler de chargement de batteries sans fil, d’induction magnétique, d’utiliser les ondes qui nous traversent pour produire de l’énergie… Mais saviez-vous que ça existe déjà pour un certain nombre de périphériques, dont pas mal de smartphones et tablettes tactiles ?

On appelle ça le « chargement par induction ». Non, retirez votre téléphone de la plaque de cuisson, ça n’est pas tout à fait le même mécanisme ! Explications. 😉

 

Quel intérêt ?

Les avantages de la recharge de batterie (voire de l’alimentation d’un appareil, hein) par transmission d’énergie sans fil sont multiples, mais sont généralement liés à la facilité d’utilisation. Déjà, parce que des standards existent, comme la norme Qi que je détaillerai plus loin : peu importe la marque de votre mobile/tablette, s’il est compatible Qi, il suffit de le poser sur un chargeur Qi pour que la charge commence.

Ensuite, avouez que c’est tout de même plus pratique de poser négligemment son téléphone sur la plaque de charge que de brancher un chargeur. Et cette facilité n’est pas réservée aux périphériques mobiles : la même technologie est actuellement développée par plusieurs constructeurs automobiles pour les batteries de leurs voitures électriques : ainsi, plus besoin de brancher un câble à la voiture en rentrant le soir, il suffit de garer la voiture au-dessus de la zone de charge pour que le lendemain matin, la batterie soit pleine. Je suis personnellement très réceptif à ce critère, vu comment je galère pour brancher le connecteur microUSB du chargeur dans le noir si j’utilise mon téléphone le soir… sans compter le risque d’abîmer le connecteur, à force.

Enfin, c’est meilleur pour votre batterie, et ce pour plusieurs raisons : la charge est parfois un peu plus lente, mais surtout elle s’arrête automatiquement une fois la batterie chargée, ce qui n’est pas le cas avec un chargeur filaire. Sans parler du courant fourni qui, s’il est trop fort, endommage la batterie. Il faut donc un compromis entre temps de charge et usure de la batterie, et la charge par induction ne se positionne pas trop mal là-dessus.

 

Et ça fonctionne comment ?

Eh bien c’est plus ou moins complexe, selon le niveau de détail auquel on descend… Mais c’est une technologie relativement ancienne, utilisée par exemple pour alimenter les puces RFID lorsqu’on les passe devant un lecteur.

Si je vous dis « Courants de Foucault »… J’en vois déjà qui font la moue. Paniquez pas, on ne va pas rentrez dans le détail physique. En (très) gros, on alimente une bobine (dans le chargeur). Le courant qui passe dans la bobine en question va créer un champ magnétique.

Ce mécanisme est à double-sens. Une seconde bobine se trouve donc dans le téléphone, et lorsqu’elle est positionnée en face de la première, le champ magnétique de la bobine 1 va créer un courant électrique (induit par la première bobine, d’où l’ « induction ») dans la bobine 2. C’est ce courant induit qui va charger la batterie ! 🙂

Pour autant, il est nécessaire que la taille des composants soit étudiée, déjà pour que le champ magnétique émis corresponde bien à ce que l’on en attend, et ensuite pour ne pas abîmer les composants du téléphone qui pourraient y être sensibles.

 

Rassurez-vous, ce système est dit « à champ proche » : la portée de charge est du même ordre de grandeur que celle des bobines qui transmettent le courant. Dans le cas de nos smartphones, on parle au mieux de quelques centimètres… Mais la technologie de couplage électromagnétique peut aller (avec de grosses bobines donc) jusqu’à quelques mètres !

 

 

La norme Qi

Comme toute nouvelle application d’une technologie, le chargement par induction a commencé avec divers fabricants, chacun implémentant du matériel à sa manière, parfois sans même en donner les spécifications. Dans ce cas de figure, seul le matériel « fait pour » sera capable de charger un périphérique donné.

Vous aurez remarqué (je l’espère…) que lorsque vous voulez vous connecter à un réseau Wi-Fi (par exemple), vous ne vous posez pas la question de la compatibilité avec votre propre périphérique. Pourquoi ? Eh bien parce qu’une norme définit clairement la façon de faire. Il suffit d’appliquer le standard défini par un groupe plus ou moins représentatif (je veux dire par là que je peux écrire un standard si je veux, ça n’en fait pas un standard de qualité qui sera suivi) pour que tous les appareils qui suivent la même norme soient compatibles.

C’est donc en 2008 que le Wireless Power Consortium a créé la norme Qi. Le WPC regroupe un grand nombre de partenaires, aussi Qi s’est imposée rapidement comme « la » norme en terme de chargement sans fil de mobiles.

qi-members

 

Entre autres spécifications techniques, on peut retenir :

  • une puissance maximale de 5 Watts
  • une portée maximale de 40mm (4cm)
  • des fréquences utilisées entres 100 et 205 kHz
  • un rendement garanti allant de 50% à 95% du rendement via chargeur filaire, en fonction de plusieurs paramètres (la distance, en particulier — c’est de là que provient l’écart de temps de chargement)
  • l’utilisation d’une interface de contrôle commune, pour échanger des informations sur l’état de la batterie par exemple, et donc décider de quand stopper la charge. Notez que le contrôle est fait côté téléphone.
  • la norme Qi impose que le chargeur ne consomme pas s’il n’est pas utilisé : il n’est donc pas indispensable de le débrancher du secteur, comme c’est le cas avec un chargeur filaire !
  • 2 modes de positionnement du mobile sur la surface :
    • libre : vous mettez le smartphone un peu comme vous voulez, et c’est censé charger. J’ai testé un chargeur Qi de chez Nokia de cette catégorie, et c’était pas la panacée, si je mettais pas mon Nexus 4 pile au bon endroit dessus, c’était mort (mais en vrai hein, au demi mm près, sinon la charge sautait dans les 3 secondes). Mais comme Qi autorise des design différents (12 implémentations du transmetteur dans la norme en version 1.1)… c’est peut-être une erreur de design, ou une « optimisation » pour les mobiles Nokia ! Ou tout simplement un effet indésirable dû au dos en verre de mon Nexus 4, le verre n’étant pas un super conducteur 😉
      Notez en passant qu’il est possible pour le constructeur de placer plusieurs bobines pour élargir la zone de charge, mais il faut tout de même que le mobile soit en face de l’une d’elles 😉
    • guidé : c’est le cas par exemple du chargeur vendu par Google pour ses Nexus 4/5/7. En gros, quand vous approchez le téléphone, des aimants placés dans le chargeur positionnent le téléphone ou la tablette correctement, et ça permet aussi de l’utiliser à plat sans le faire glisser. Ça, ça m’a convaincu :mrgreen:

 

Pour savoir si votre chargeur/mobile/tablette/chose est compatible Qi, il suffit de regarder sur la boîte ou dans la doc si le logo est présent ou non ! 🙂

logoqi_t

Bonus : certains fabricants de téléphones et/ou d’accessoires ont mis au point des coques arrière pour certains mobiles comme les Samsung Galaxy S3/S4 (vous savez, ces téléphones avec backdoor incluse), afin de les rendre compatible Qi. Si ça c’est pas la classe !

Notez en passant que les iPhones ne sont pas compatibles Qi : ça ne colle pas avec l’image d’Apple de vendre un mobile un tant soit peu compatible avec une norme reconnue, puisque l’usager pourrait ne pas racheter de chargeur propriétaire à chaque changement de modèle… Mais des solutions existent quand même, comme de petites plaques à induction à glisser entre le dos du iCrap et une coque de protection, qui se branche directement sur le connecteur de charge du téléphone.

 

 

Quel avenir pour Qi ?

Vu le nombre de partenaires du WPC, je me fais pas trop de soucis pour cette technologie.

qi-partners

D’autant que pas mal de choses se trament dans l’ombre… Flippez pas, je parle simplement d’objets qui intègrent un chargeur Qi alors qu’on ne s’y attend pas forcément : lampes de bureau, tables de bar… Plus besoin de se soucier de sa batterie avec tout ça 😀

Qi s’est vraiment démocratisée aux États-Unis et au Japon, mais ça vient doucement en Europe, par exemple avec McDonald’s qui teste Qi, ou certains cafés de nos aéroports parisiens. C’est souvent du matériel de chez PowerKiss (une boîte finlandaise). J’avoue que pendant mon séjour en Finlande j’ai croisé souvent le logo Qi… mais je n’avais à ce moment-là pas de smartphone compatible. 😉

 

Il existe cependant des alternatives, ou du moins des technologies concurrentes. Déjà sur le plan physique : Qi utilise comme je l’ai dit le phénomène physique d’induction magnétique, là où l’A4WP (Alliance for Wireless Power) lui préfère la résonance magnétique (en gros : des bobines de plus grande inductance, donc émettant un champ plus puissant et adapté dynamiquement, ce qui permet de charger plusieurs périphériques simultanément, et à une distance légèrement plus élevée, les bobines n’ayant pas besoin d’être tout à fait alignées). Vous l’aurez compris, à quelques détails et « trucs » près, c’est du pareil au même.

 

Oh, et si vous tenez vraiment à ajouter le support de Qi à votre téléphone, quel qu’il soit : c’est possible ! Pour ça, rendez-vous sur Instructables !

 

Ça y est, c’est un peu plus clair dans vos têtes ? :mrgreen:

14 réflexions sur “ La technologie Qi : chargement de batterie sans fil ”

  • 17 mars 2014 à 19 h 00 min
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    Génial ! A quand cette technologie pour les laptop ? A moins que cela nécessite une force trop puissante. Il y a des limites à cette technologie (en terme de puissance fourni par exemple ?)

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    • 17 mars 2014 à 20 h 11 min
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      Oui franchement c’est génial, je suis plus en rade de batterie, quand je rentre à la maison je pose le portable au même endroit qu’avant, sauf… qu’il charge 😉
      J’étais assez sceptique sur l’utilité d’un chargeur Qi, et après avoir essayé une petite semaine, je trouve ça presque indispensable :mrgreen:

      Cette technologie peut (et va) évoluer et charger du matériel plus énergivore. Actuellement, des recherches sont en cours pour étendre la norme Qi « low power » (puissance délivrée au maximum : 5W) à une version plus aboutie (« medium power », puissance maxi 120W, suffisant pour pas mal de laptops). On peut jouer sur pas mal de paramètres, à vrai dire. Je ne connais pas ton niveau en physique, mais pour une bobine de ce type, on peut augmenter le courant induit de plusieurs façons : en augmentant le nombre de spires (le nombre de « tours » que fait le fil pour former la bobine), ou modifier la fréquence du courant alternatif qui alimente la bobine, etc. Dans ce cas, on tape dans des fréquences entre 80 et 300kHz selon les prototypes.
      Une autre option est de monter l’intensité du courant qui circule. Pour un laptop, pourquoi pas, mais pour Qi « mobile » c’est plus compliqué, dans la mesure où l’UE limite le courant circulant en USB à 475mA sous 5V, là où de nombreux chargeurs Qi dépassent déjà allègrement jusqu’à 1A, toujours sous 5V. Et les chargeurs Qi utilisent souvent le chargeur USB d’origine pour s’alimenter !

      Mais cela n’exclut pas d’utiliser d’autres principes physiques, pourquoi pas la résonance magnétique, qui si elle arrive à charger une batterie de voiture, devrait sans souci pouvoir charger une batterie d’ordinateur.

      Petit hic quand même : autant dans une voiture il y a de la place autour de la plaque qui reçoit le champ magnétique… autant dans un ordinateur, à des puissances de l’ordre de 100W, on a quand même vite fait de perturber/abîmer l’électronique autour. Ça demande donc des aménagements, études, essais…
      À suivre, donc ! 🙂

      La mode du « tout sans fil » promet de belles choses, même si tous les fabricants n’ont pas dit leur dernier mot : tu as entendu parler du « Quick Charge » (une technologie de Qualcomm) des smartphones équipés d’un chip Snapdragon ? En gros, au lieu de fournir un courant constant, on adapte ce courant à la tension de la batterie, et on gagne un max de temps… Mais je ne sais pas ce que ça donne rapport à la durée de vie de la batterie.

      Donc voilà. Pour finir de répondre à ta question, non, la puissance fournie n’a pas réellement de limite. Tout est question de dimensionnement. Plus la bobine est grosse et alimentée par un courant élevé, plus le champ magnétique qu’elle génère est puissant, et donc plus les courants induits dans une bobine à portée (avec ou sans couplage) seront élevés. M’enfin si pour charger mon N4 en 10min il me faut une bobine de 10kg qui fait la taille de mon laptop, je dis non 😉

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      • 17 mars 2014 à 22 h 03 min
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        Cela ne produit pas en contre partie des ondes électromagnétique dangereuses ?

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        • 17 mars 2014 à 22 h 13 min
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          Tout est question de puissance et de portée. Là il s’agit (pour Qi) dun champ magnétique à très courte portée, et en plus il ne se déclenche que si un périphérique compatible est à portée. Donc le risque est super faible : à moins de venir coller un pacemaker à 1cm des aimants, c’est plutôt safe. Limite, les aimants utilisés pour positionner le mobile sont plus dangereux que le champ lui-même 😀

          Après, dans le cas d’une batterie de laptop, il est aussi possible de ne pas générer un champ de plusieurs mètres de portée, hein.

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  • 24 mars 2014 à 10 h 29 min
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    C’est fou ce qu’on peut trouver comme informations sympa sur Internet 😀

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  • 18 juin 2014 à 13 h 07 min
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    Abraham Lincoln a toujours dis..  » si vous avez des questions, vous trouverez la réponse sur Internet. «  »

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  • 24 juillet 2014 à 14 h 35 min
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    Bonjour,

    Je serai (très) intéressé par cette technologie cependant il ne me semble pas que le Xpéria Z1 compact soit compatible à mon très grand regret. (Surtout qu le Xpéria Z l’était)
    et je n’ai pas trouvé de coque le rendant compatible.
    et ayant un anglais plutôt basique surtout pour ce genre de manipulation.

    Du coup je voulais savoir si il existe pas une manipulation simple pour le rendre compatible un tuto en FR ? svp merci

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    • 25 juillet 2014 à 9 h 40 min
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      Salut,

      Ce lien parle d’un chargeur sans fil… Je ne sais pas s’il est compatible avec la norme Qi, m’enfin s’il est réellement vendu 30€, pas besoin de trafiquer une coque avec des bobines, si ? 😉

      Ajout : le chargeur en question chez Sony.

      C’est de la charge magnétique, pour sûr, mais Sony a peut-être sa propre norme. Ce serait dommage…

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  • 9 janvier 2015 à 18 h 40 min
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    J’ai reçu hier mon kit de charge sans fil de chez Kosee.Il contient le chargeur sous forme de baseet un petit patche a coller sur la batterie en faisant coïncider les contacts avec ceux present au dos du telephone.
    Et c’est génial, je pose mon mobil et « tut-tut »ça charge. Trop facile, le téléphone est rangé et il charge. Je précise que j’utilise une cover cuir avec mon mobile et tout marche impeccable, je ne remarque pas de temps de chargement plus long.

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  • 20 novembre 2015 à 12 h 00 min
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    Quand on est électronicien lire ça ça fait peur

    « la norme Qi impose que le chargeur ne consomme pas s’il n’est pas utilisé : il n’est donc pas indispensable de le débrancher du secteur, comme c’est le cas avec un chargeur filaire ! »

    Tout chargeur récent consomme très peux quand il n’alimente pas le téléphone ici le système va devoir contrôler régulièrement si le téléphone n’est pas présent et donc consommer un peux.
    Résultat le QI va consommer plus.

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    • 22 novembre 2015 à 21 h 07 min
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      J’ai pourtant fait pas mal d’électronique au cours de ma formation (du collège à BAC+6, y compris dans une association de robotique) et je ne vois pas le souci.

      La consommation en veille (« no-load power consuption » dans la norme Qi) est clairement un des objectifs à valider, et cette consommation doit être la plus basse possible. Le WPC a par ailleurs proposé un chargeur sans-fil qui ne consommait que 100µW, ce qui est bien moins que la plupart des chargeurs filaires (surtout quand on constate que beaucoup de personnes achètent des chargeurs peu chers pour ne pas avoir à se balader avec un chargeur dans le sac, lesquels sont peu chers, de piètre qualité, comportent souvent une LED… Bref.
      Tout ça pour dire que le moindre chargeur certifié Qi consomme moins, a priori, qu’un chargeur filaire lambda. Ce qui n’exclut pas des modèles plus sobres.

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      • 22 novembre 2015 à 22 h 11 min
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        100µW sur du 230V j’y croirai seulement si j’y vois
        Je pense que s’est la consommation du chargeur (partie ou on place le téléphone) sans parlé du transformateur qui alimente le chargeur.

        En revanche je veux bien croire que la norme oblige une consommation faible ce qui est un très bon point ce qui ne sera certainement pas le cas d’un chargeur bon marché mais il faudrait comparé à un prix équivalent

        Tout fois tu a aiguiser ma curiosité je n’ai pas de chargeur QI sous la main en revanche un chargeur USB Samsung 5v 2A max
        Téléphone branché 26mA=6W
        Téléphone débranché 30 a 40uA (multimètre précis a 10uA) = <100mW conclusion si on laisse le téléphone débranché 20h on a < 2w perdu ensuite on le laisse 4h branché (le temps de le chargé) 24W utile on a donc environ 92% de rendement (sans compté les pertes dans le transformateur et le tel qui son les mêle en QI )
        (Le transfert d'énergie sans fil sur un chargeur QI à entre 50% et 95% de rendement sans prendre en compte le consommation quand il est en veille)

        Conclusion dans des condition idéal avec un chargeur QI de bonne qualité tu peux avoir un consommation proche du chargeur Samsung) et avec un chargeur QI normale un téléphone poser dessus sans faire attention a sont positionnement tu consommés 2 fois plus elevé avec le QI

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      • 23 novembre 2015 à 18 h 31 min
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        J’ai trouver un chargeur sans fil de chez IKEA résultat consommation a vide 12mA = 2.8W
        donc entre 0.100W pour un chargeur USB samsung ou et 2.76W pour un chargeur sans file IKEA ok IKEA s’est pas la même qualité que Samsung mais bon (et s’est bien l’alimentation qui consomme le plus et non pas le chargeur en lui même 2.5W pour l’alimentation déconnecté du reste du chargeur)

        Réponse

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