La technologie Qi : chargement de batterie sans fil

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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 ! 🙂

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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: