Smart laden ohne Kabel

Kabelloses Laden bringt gerade jetzt in der Urlaubszeit viele Vorteile: Kabel werden nicht mehr benötigt und kaputte gehören der Vergangenheit an, das Laden „on-the-go“ an öffentlichen Orten sowie im Auto ist möglich. Zudem können mit einer Ladestation mittlerweile auch mehrere Geräte gleichzeitig geladen werden. Dazu zählen neben Smartphones, Tablets und Notebooks auch Wearables. Von diesem Trend profitieren inzwischen aber auch Geräte mit Niedrigspannung wie Elektrowerkzeuge, Haushaltsgeräte, Drohnen, elektrische Spielzeuge oder medizinische Geräte.

Richard Kuncic, Vice President & General Manager Business Line DC/DC mit Hauptstandort in Villach, erklärt das Prinzip: „Beim kabellosen Laden wird elektrische Energie von der Ladestation an das Endgerät durch elektromagnetische Felder berührungslos übertragen. Das setzt allerdings den gleichen Standard für Ladegerät und Endgerät voraus.“ Derzeit existieren auf dem Markt zwei bedeutende Ladestandards: induktiv und resonant. Diese Standards werden hauptsächlich von zwei Allianzen vorangetrieben, dem Wireless Power Consortium (WPC mit dem Qi-Standard - induktiv) und der AirFuel Alliance (induktiv und resonant).  Infineon ist Mitglied bei beiden und arbeitet aktiv an den Weiterentwicklungen in diesem Bereich mit. Hersteller wie Asus, Google, HTC, Huawei, LG, Microsoft, Motorola, Nokia, Samsung, Blackberry und Sony ermöglichen es bereits, Smartphones mit den führenden Standards Qi und AirFuel induktiv kabellos zu laden.

Der induktive Standard (Frequenzbereich 100-300khz), den WPC und AirFuel anbieten, hat sich zu einem guten Preis-Leistungsverhältnis bereits entsprechend am Markt etabliert. Das Prinzip kennt man schon lange von der elektrischen Zahnbürste: Sowohl in der Ladestation als auch an der Unterseite der Zahnbürste stecken elektrische Spulen. Liegen diese genau übereinander, fließt elektrische Energie. Die Kommunikation zwischen Sender und Empfänger erfolgt über In-Band-Kommunikation, einem Übertragungsprotokoll aus der Telekommunikation. Bei einer guten Kopplung ist eine effiziente Stromübertragung von 75 Prozent und mehr möglich.

Bei der resonanten Technologie (Frequenzbereich 6.78 MHz), die ausschließlich AirFuel anbietet, brauchen Geräte nicht mehr direkt auf der Ladestation liegen. Sie erlaubt einen größeren Abstand zwischen Sender und Empfänger, rund 30 mm in alle Richtungen. Zudem lassen sich damit mehrere Geräte gleichzeitig laden. Die Sender-Empfänger-Kommunikation erfolgt über Bluetooth-Schnittstelle mit Niedrigenergie. Da resonante Lösungen eine höhere Leistung von bis zu 70 W erzielen, können sie einfacher in Gegenstände wie Möbelstücke integriert werden. Das ursprüngliche Design muss daher nicht geändert werden. Auch Geräte mit einem Metallgehäuse können ohne Einschränkungen geladen werden. Infineon bietet Produktlösungen für Ladestation und Adapter an, die für die optimale kabellose Stromübertragung zu verschiedenen Empfangsgeräten sorgen. Richard Kuncic: „Beim smarten Laden liegt der Fokus klar auf der weiteren Steigerung der Energieeffizienz, der einfachen Handhabung oder der Erhöhung der Ladegeschwindigkeit.“

Kuncic zeigt die Potenziale auf: „2017 werden weltweit 172 Millionen Wireless Charger ausgeliefert. Für 2022 wird eine Marktgröße von über 643 Millionen Ladegeräten prognostiziert, das entspricht einer kumulierten jährlichen Wachstumsrate von rund 30 Prozent. Kabelloses Laden wird also unser tägliches Leben ohne Zweifel erleichtern.“ Die zukünftige Entwicklung hängt auch davon ab, wie rasch Anbieter von Endgeräten diese Technologien in die Geräte integrieren.