- AirFuel® RF est une technologie d’alimentation sans fil qui exploite les ondes radiofréquences (RF) pour alimenter à distance plusieurs appareils ou pour charger leur batterie.
- Plusieurs types d’appareils peuvent être alimentés par ondes radio simultanément de quelques centimètres à plusieurs mètres de la source d’énergie sans qu’il soit nécessaire de les positionner avec précision et qu’ils soient connectés. Ce qui élimine l’utilisation de câbles ou de batteries.
- L’alliance AirFuel a été créé en 2015 pour développer et promouvoir des spécifications pour l’alimentation et la recharge sans fil d’appareils électroniques.
- Ce consortium est le fruit de la fusion de la Power Matters Alliance (PMA) et l’Alliance for Wireless Power (A4WP). Il compte environ 200 membre membres, dont Intel, Qualcomm, Duracell, Samsung, Huawai, Fujitsu…
- L’AirFuel™ Alliance a annoncé en janvier 2024 le lancement du programme de certification de la norme AirFuel RF visant à favoriser la fiabilité et l’interopérabilité des produits mis sur le marché.
Auteur : Youssef Belgnaoui – Actutem – « copyright – tous droits réservés »
Principe de l’alimentation sans fil
Une bobine à induction permet de transférer par voie aérienne de l’énergie électrique entre deux bobines non connectées.
Le courant électrique circulant dans une bobine émettrice induit un champ magnétique autour de celle-ci. L’appareil électrique à alimenter intègre de son côté une bobine réceptrice qui capte cette onde électromagnétique et le transforme en courant électrique. Ce courant électrique permet d’alimenter l’appareil. C’est ce procédé qui est employé pour recharger un téléphone avec un chargeur à induction.
Bande de fréquences exploitée par la technologie AirFuel RF
Selon les spécifications de l’AirFuel Alliance, le résonateur d’alimentation sans fil fonctionne à la fréquence de 6,78 MHz ± 15 kHz. Il y a encore quelques années, les solutions d’alimentation sans fil était contraints d’exploiter une bande d’assez basses fréquences située entre 100 et 200 kHz. L’utilisation de fréquences plus élevées, telles que 6,78 MHz, était en effet d’un coût prohibitif. Mais cela n’est plus tout à fait le cas grâce aux progrès des semi-conducteurs de puissance à base de silicium, ainsi que la disponibilité des semi-conducteurs à large bande interdite à base de nitrure de gallium. Il pourrait sembler que l’utilisation d’une plus faible fréquence faciliterait l’obtention des autorisations réglementaires. Ce qui n’est pas le cas. Bien que les problématiques en matière de conception puissent différer d’une fréquence à l’autre, la fréquence 6,78 MHz fait partie de la bande ISM (industriel, scientifique et médical) qui peut être exploité par des appareils (tels que les systèmes d’alimentation sans fil) opérant dans un espace réduit pour des applications industrielles, scientifiques, médicales, domestiques ou similaires. En dessous de 6,78 MHz, il n’y a pas, à ce jour, d’autres bandes ISM acceptées au niveau mondial.
Principales applications de la technologie AirFuel RF
Une variété d’appareils à faible consommation sont adaptés à la technologie d’alimentation sans fil AirFuel RF :
• Étiquettes électroniques
• Appareils et capteurs IoT
• Dispositifs de surveillance de la température, de l’humidité…
• Capteurs pour la domotique
• Appareils à porter sur soi
• Périphériques informatiques
• Capteurs pour drones et robots
• Capteurs industriels et logistiques
Distance entre un émetteur et un récepteur alimenté par AirFuel RF
Cela dépend de la puissance requise. Plus l’appareil est éloigné de l’émetteur, plus l’énergie RF est dispersée et difficile à capter. Mais il est généralement possible de fournir une faible puissance à des appareils situés à plusieurs mètres de l’émetteur, contrairement à un chargeur sans fil associé à des téléphones mobiles qui ne peut alimenter que des appareils placés à quelques millimètres de distance.
Puissance transférée via la technologie AirFuel RF
Comme pour toutes les technologies exploitant les radiofréquences (RF), les réglementations régionales et les fréquences déterminent les limitations techniques relatives au transfert de puissance via une connexion sans fil. La spécification AirFuel RF est cependant conçue pour des émetteurs allant jusqu’à +30dBm.
Différence entre la technologie AirFuel RF et certains systèmes de recharge sans fil existants
La première différence concerne la portée. AirFuel RF est conçu pour des transferts de puissance sans contact à plus longue portée et à des niveaux de puissance plus faibles. Les émetteurs AirFuel RF créent un champ d’énergie ambiant qui fournit une énergie de faible niveau à une large gamme d’appareils tels que les capteurs IoT, les appareils à porter sur soi, les périphériques informatiques, etc. Cela vous permet d’alimenter plusieurs appareils qui peuvent être en mouvement dans une zone. Aucun d’entre eux n’a besoin de toucher l’émetteur ou d’être à proximité pour recevoir de l’énergie.
Certification à la norme AirFuel RF
Les normes et les certifications évitent aux développeurs de consacrer du temps et de l’argent à l’invention d’une solution qui existe déjà. Elles assurent également l’interopérabilité de fonctionnement entre les produits. Un développeur peut ainsi mettre au point un nouveau produit en sachant que son appareil pourra être alimenté par l’émetteur d’autres entreprises.
Distance entre appareil et l’émetteur de puissance AirFuel RF
La quantité de puissance qui peut être reçue diminue à mesure que la distance par rapport à la source d’énergie augmente. Pour le transfert de puissance RF sans fil fonctionnant en champ lointain, cette diminution de puissance est régie par la loi de l’inverse du carré (bien qu’elle puisse varier en fonction de l’environnement).
Charge des batteries et alimentation sans fil des appareils
La technologie AirFuel RF peut être utilisée pour alimenter et/ou charger des produits à faible consommation d’énergie. Les capteurs, les actionneurs et les balises peuvent souvent être alimentés sans fil et sans batterie. Dans d’autres applications, l’énergie RF peut être utilisée pour charger des batteries au lieu d’alimenter directement l’appareil lorsqu’elle n’est pas utilisée pour alimenter directement le produit lui-même. Dans ce cas, une seule batterie rechargeable peut durer toute la vie d’un produit en jouant le rôle de réservoir tampon, contrairement à plusieurs batteries non rechargeables qui, pendant toute la durée de vie du produit, constituent la seule source d’énergie.
Respect des réglementations RF
Comme pour tous les technologies RF utilisés pour les communications sans fil, les réglementations régionales déterminent les limites techniques et la puissance d’émission maximale des émetteurs de puissance RF. Les émetteurs de puissance RF d’AirFuel respectent également les limites régionales de sécurité en matière de transmission de puissance. Par conséquent, un émetteur de puissance RF AirFuel ne transmet pas plus de puissance qu’un point d’accès aux communications sans fil Wi-Fi, par exemple.
