Qi (induktive Energieübertragung)

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Qi-Logo

Qi (chinesisches Wort für „Lebensenergie“, Aussprache: [ˈt͡ʃiː]) ist ein proprietärer Standard des Wireless Power Consortiums zur drahtlosen Energieübertragung mittels elektromagnetischer Induktion über kurze Distanzen. Der bereits im Jahr 2008 gegründete Qi-Standard wird laut WPC von über 1000 verschiedenen Geräten unterstützt und zählt über 200 Unternehmen zu seinen Mitgliedern.[1] Powermat ist ein ähnlicher, aber zu Qi inkompatibler und konkurrierender Standard der Power Matters Alliance.

In Deutschland erhielt kabelloses Laden durch die Einführung einer neuen Produktlinie des großen Möbelherstellers IKEA erstmals höhere Aufmerksamkeit durch die Öffentlichkeit.[2] Erster Anbieter bei Smartphones (abgesehen vom Palm Pre im Jahre 2009[3]) war der südkoreanische Hersteller Samsung, dessen 2012 erschienene Samsung Galaxy S III mit Qi nachgerüstet werden konnte. Größere Verbreitung fand das induktive Laden durch die feste Integration in die ab Herbst 2012 eingeführten Nokia Lumia 820 und 920. Mit den im September 2017 vorgestellten iPhone 8 und iPhone X unterstützen auch Smartphones von Apple erstmals Qi. Derzeit sind auch Qi-Schnellladegeräte mit einer Leistung von 7 bis 15 Watt auf dem Markt, womit sich die Ladedauer der von USB-Ladegeräten annähert.

Technische Daten[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Darstellung der induktiven Energieübertragung durch Qi

Qi verwendet eine resonante induktive Kopplung zwischen Sender und Empfänger. Sender und Empfänger tauschen Daten aus, um eine optimale Energieübertragung zu gewährleisten. Der Sender moduliert dabei das Sendefeld. Der Empfänger verwendet eine RFID-ähnliche Technik, um Daten an den Sender zu übermitteln. Durch die typischerweise hohe magnetische Kopplung der Spulen kann eine hohe Leistung übertragen werden, ohne EMV-Grenzwerte zu überschreiten.

  • Übertragungsfrequenz: 87 bis 205 kHz (Langwelle)[4]
  • bis zu 5 Watt (Baseline Power Profile) bzw. bis zu etwa 15 Watt (Extended Power Profile)[4]
  • Datenübertragung zwischen Sender und Empfänger mit 2 Kilobit pro Sekunde[4]

Vorteile[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Gerät muss lediglich aufgelegt werden
  • Durch die Standardisierung brauchen Ladegerät und zu ladendes Gerät nicht vom selben Hersteller zu stammen
  • Damit einhergehend genügt theoretisch ein Ladegerät für mehrere zu versorgende Geräte
  • Durch die nicht mehr notwendige Buchse ergeben sich elektrisch wie mechanisch
    • kein Verschleiß von Steckkontakten durch An- und Abstecken,
    • besserer Schutz gegen ESD-Entladungen,
    • keine mechanischen Schwachstellen aufgrund einer Buchsen-Aussparung,
    • kein Eindringen von Staub bzw. Wasser, damit auch Einsatz in rauer Umgebung bzw. höhere IP-Einstufung möglich,
    • in der Koordinierung zwischen PCB-Layout und Gehäusedesign fällt der Abgleich der Positionierung einer Buchse weg.

Nachteile[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Während der Energieübertragung müssen die Geräte in engem räumlichen Kontakt bleiben. Beispielsweise ist die Benutzung eines Mobiltelefons während des Ladevorgangs deshalb erschwert. Manche Qi-Ladegeräte, wie etwa das des Google Nexus 5, nutzen Magnete, um das Ladegerät am Gerät zu halten.[5]
  • Der Wirkungsgrad von ca. 0,6[6] einer losen induktiven Kopplung ist immer schlechter als bei Verwendung eines Kabels – die Energieentwertung ist also höher und die Ladegeschwindigkeit (bei gleicher Leistungsaufnahme wie ein kabelgebundenes Ladegerät) niedriger.[6]
  • Qi-Ladegeräte sind meist teurer als herkömmliche Ladegeräte.
  • Störung des Langwellenrundfunks
  • Erhöhte Wärmeentwicklung durch Wirbelstromverluste (siehe auch oben Wirkungsgrad) gegenüber einer kabelgebundenen Ladung, wodurch entweder Bauelemente wie der Akkumulator schneller altern oder die Ladeleistung reduziert werden muss.

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. https://www.wirelesspowerconsortium.com/about/
  2. https://www.heise.de/newsticker/meldung/Ikea-laedt-Smartphones-kabellos-2611721.html
  3. Christian Just: Diese Smartphones lassen sich drahtlos aufladen. In: DIE WELT. 18. April 2015 (welt.de [abgerufen am 20. März 2018]).
  4. a b c The Qi Wireless Power Transfer System, Power Class 0 Specification (ZIP-File mit drei PDFs)
  5. Kabelloses Nexus-Ladegerät, Google. Abgerufen am 21. Januar 2014.
  6. a b Stiftung Warentest: Induktives Ladegerät für Smartphones im Schnelltest, test.de vom 2. Mai 2013