Công nghệ sạc không dây lên ngôi

Sạc không dây rất tiện lợi vì không phải tìm đúng loại cáp để kết nối. Nhưng một khi công nghệ này trở nên phổ biến, cách thiết kế thiết bị sẽ phải thay đổi, có thể sẽ có pin nhỏ hơn, tiết kiệm được không gian vì không cần đến cổng sạc nữa.

Triển lãm CES 2014 đầu năm nay đã trình diễn các sản phẩm sử dụng điện năng không dây mới nhất công nghệ sạc không dây sẽ là xu hướng phát triển mạnh trong năm nay.

Vào năm 1891, Nikola Tesla là một trong những người đầu tiên trình diễn ý tưởng về phương pháp truyền điện năng không dây bằng cách dùng dòng điện xoay chiều tần số cao để thắp sáng đèn phóng điện chất khí. Giấc mơ của Tesla là một ngày nào đó, điện có thể được phát đến tận nhà giống như cách phát sóng radio. Tuy nhiên, phải đến 120 năm sau thì giấc mơ của ông mới trở thành hiện thực.
Mặc dù hiện đã có công nghệ sạc không dây và công nghệ này đã xuất hiện trong các thiết bị như bàn chải đánh răng chạy điện. Nhưng thiết bị nào tiêu thụ nhiều hơn vài watt điện năng vẫn còn cần phải cắm vào ổ điện để sạc. Cũng đã có những tiến bộ trong công nghệ sạc không dây cho các thiết bị điện tử di động nhưng mức giá không hề rẻ và còn có nhiều mặt hạn chế.

Cách hoạt động của đế sạc không dây chuẩn Qi.

Để hiểu được những khó khăn thực tế trong việc truyền năng lượng không cần dây, cần phải hiểu những nguyên lý cơ bản về điện và từ trường. Khi một dòng điện đi qua một dây dẫn điện, nó tạo ra một từ trường có hướng thẳng góc với dây dẫn điện. Bằng cách tạo một cuộn dây, từ trường này được khuếch đại và nếu đặt một cuộn thứ hai trong từ trường của cuộn thứ nhất, một dòng điện sẽ được tạo ra trong cuộn thứ hai, quy trình này gọi là cảm ứng.

Tuy nhiên, vì kích thước của từ trường tỷ lệ với năng lượng của dòng điện chạy qua cuộn dây và vì truyền điện qua khoảng cách xa không phải là phương pháp hữu hiệu, nên hai cuộn dây phải được đặt rất gần nhau.

Ví dụ như trong trường hợp bàn chải đánh răng điện, hai cuộn dây được thiết kế không cách nhau quá 10mm. Để tăng khoảng cách giữa hai cuộn dây, cả kích thước cuộn dây và cường độ dòng điện chạy qua cuộn phải được gia tăng lên nhiều, nhưng vì từ trường tỏa ra mọi phía nên hiệu suất sẽ bị giảm.

Chuẩn sạc không dây Qi

Hiện nay có hơn 60 loại điện thoại được tích hợp sẵn chuẩn sạc cảm ứng không dây Qi và hơn 40 triệu chiếc điện thoại sử dụng công nghệ này đã được bán ra trên thị trường. Vì đây là một chuẩn sạc nên bạn có thể để điện thoại lên trên bất kỳ một tấm sạc Qi nào để sạc.

Nếu điện thoại của bạn không có chuẩn Qi tích hợp sẵn, hãng Incipio tại CES đã giới thiệu một loạt các loại đệm sạc không dây và vỏ bảo vệ tích hợp chuẩn sạc này. Các model điện thoại như Nokia Lumia 920 và Nokia Lumia 1520 cũng có bộ kết nối được thiết kế sao cho việc gắn thêm vỏ sạc được dễ dàng hơn.

Mặt sạc cũng không cần phải là một miếng đệm trên bàn làm việc của bạn. Nó có thể là một miếng lót đèn hay miếng lót chuột. Công ty mới thành lập Kudos Tech tại trung tâm công nghệ Silicon Valley của Mỹ đã giới thiệu các nguyên mẫu cho cả hai loại đệm, nhưng chưa biết khi nào sẽ đưa vào sản xuất hàng loạt.

Không chỉ dùng sạc cho điện thoại, công ty IDAPT đã tích hợp thêm một loại mô đun sạc chuẩn Qi vào hệ thống pin Modulo thông minh, cho phép bạn kết nối với 5 pin ngoài 2.000mAh để sạc cho smartphone hay tablet. Trước khi đi ra ngoài, bạn chỉ cần mang theo số lượng pin mà bạn cần và gắn vào sạc không dây để sử dụng.

Nếu có ô tô, bạn có thể sử dụng đế sạc hay một loại mâm sạc đặt trong xe của bạn. Nokia đã sản xuất một loại đế sạc không dây dùng trên xe hơi; nhà sản xuất Tylt cũng đã trình diễn tại CES một nguyên mẫu của họ có mặt sạc kết dính để giữ chặt điện thoại của bạn. Cả hai loại này đều dùng công nghệ giao tiếp trường gần NFC để có thể kích hoạt một ứng dụng đặc biệt, chẳng hạn như điều hướng GPS, hay tự động kết nối với Bluetooth của xe khi bạn bắt đầu sạc.

Các hãng sản xuất xe hơi có lẽ sẽ hứng thú với công nghệ này vì đế sạc có thể thu thập thông tin (chẳng hạn như tuyển tập âm nhạc riêng của bạn) từ điện thoại rồi hiển thị thông tin này trên màn hình của xe. Đế sạc cần một khe để gắn vào xe của bạn.

Mẫu xe Jeep Cherokee sẽ có ngăn sạc không dây kể từ model 2014, trong khi Toyota sẽ tích hợp loại ngăn sạc này trong các mẫu xe Avalon và Prius. Còn tập đoàn ô tô Đức cho biết các hãng xe nước này như Mercedes, Volkswagon, Audi và BMW cũng đang đề nghị dùng chuẩn Qi sau 3 năm nghiên cứu về sạc không dây.

Thậm chí còn có một loại sạc không dây được FAA công nhận dùng cho máy bay, nhưng dự đoán loại này sẽ được dùng trên các loại máy bay phản lực tư nhân trước chứ không phải trên máy bay chở khách.

Ngăn sạc không dây Jeep sẽ được trang bị cho mẫu xe Cherokee.

Với một chuẩn sạc như Qi và các sản phẩm đã có mặt trên thị trường, công nghệ sạc không dây cho đến nay vẫn chưa được thông dụng vì nhiều lý do, trong đó có việc do người dùng chưa quen sử dụng và bị lẫn lộn giữa các chuẩn. Đã có chuẩn Qi nhưng bên cạnh đó còn có nhiều loại sạc không dây được giới thiệu không hợp với chuẩn Qi. Ngay cả Qualcomm cũng có một hệ thống sạc không dây của riêng họ dành cho cho ôtô điện để sạc động cơ xe chứ không phải để sạc smartphone. Điều này khiến người dùng dễ bối rối.

Hội nghị đối tác thế giới WPC đang cố gắng giải quyết vấn đề này bằng cách áp dụng chuẩn Qi cho các phát triển sạc không dây mới. Triển lãm CES 2014 đã cho thấy điều này.

Hiện nay, chuẩn Qi dùng phương pháp ghép đôi cận trường giữa cuộn anten bên trong điện thoại và anten bên trong miếng đệm sạc. Trong khi đó, các loại đệm sạc Qi mới nhất cho phép bạn thêm một chút tự do di chuyển thiết bị cần sạc nhưng để có thể đặt các thiết bị lên bất cứ chỗ nào trên mặt sạc và có thể gắn đệm sạc dưới một bề mặt dày như mặt bàn hay mặt bếp, cần phải áp dụng một công nghệ mới cho chuẩn Qi, đó là công nghệ cộng hưởng từ. Công nghệ sạc cộng hưởng từ cho phép bạn đặt điện thoại lệch qua một bên của điểm sạc hay đang làm việc khác mà vẫn sạc được.

Giải pháp cộng hưởng cũng là một cách để tăng hiệu suất và khoảng cách để có cảm ứng. Mỗi vật đều có một tần số mà khi đạt tần số này vật đó sẽ tự rung; đó là tần số cộng hưởng. Các cuộc nghiên cứu tại viện nghiên cứu công nghệ MIT đã khám phá ra là nếu bạn có thể làm các cuộn dây và từ trường cộng hưởng ở cùng một tần số thì có thể gia tăng hiệu suất cảm ứng và người ta đã có thể chứng minh nguyên tắc này bằng cách dùng các cuộn cộng hưởng để thắp sáng một bóng đèn qua khoảng cách 2m.

Với khoảng cách này, người ta đã bắt đầu có ý tưởng truyền điện từ một bộ phát giấu trong tường hay trên trần nhà để bạn có thể vào phòng và nhận lấy điện cho bất kỳ thiết bị nào mà bạn mang theo. Đáng tiếc là dù MIT đã chứng minh nguyên tắc trên cách đây gần 6 năm, nhưng công nghệ cộng hưởng vẫn còn trong giai đoạn phát triển.

Một cách để tăng khoảng cách truyền là dùng các cuộn cảm ứng lớn hơn. Thí dụ, trong thí nghiệm của MIT, các cuộn dây có bán kính là 60cm, nhưng chỉ khoảng 45% điện năng được truyền ở khoảng cách 2m.

Bàn chải đánh răng điện chỉ được dùng vài phút mỗi ngày và được sạc trong thời gian còn lại, nên bạn có thể dùng cuộn dây khá nhỏ. Tuy nhiên, smartphone có pin dung lượng rất lớn và dùng sạc chuẩn phải được sạc đầy trong 1 hay 2 giờ.

Một lĩnh vực mà kích thước cuộn dây không thành vấn đề là ngành công nghiệp xe ô tô. Thử nghiệm với các phần đường cảm ứng được xây dựng riêng cho xe buýt có thể nhận được điện năng trong khi chạy dọc theo đường. Có những điểm sạc không dây được đặt tại các trạm xe buýt và bãi đậu xe cũng đã được sử dụng thành công để sạc bình acqui trên xe. Tuy nhiên, phương pháp này vẫn kém hữu hiệu so với cách cắm cáp để sạc.

Công nghệ sạc không dây được sử dụng trong ngành công nghiệp xe ôtô.	Intel trình diễn cách truyền điện cộng hưởng, nhưng có thể thấy là kích thước cuộn dây cần thiết cho một bóng đèn là rất lớn.	Sạc nhiều thiết bị ở các vị trí khác nhau trên loại đệm sạc của Convenient Power.

WiTricity là công ty đã tiếp thị các giải pháp sạc không dây cho thị trường ôtô. Công ty này cũng đã trình diễn công nghệ cộng hưởng cảm ứng của họ dùng để cấp điện không dây cho TV và cho một số loại điện thoại di động. Họ đang cung cấp công nghệ cho các nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM) và dự kiến các sản phẩm đầu tiên sẽ được bán ra trong năm nay.

Đã có vài sản phẩm trên thị trường như Powermat của Duracell, không dùng kỹ thuật cộng hưởng nên tầm sạc ngắn hơn nhiều. Ngoài ra, các thiết bị như điện thoại di động chưa tích hợp cuộn cảm ứng nên cần phải được gắn loại vỏ đặc biệt có chứa mạch điện cần thiết.

Tuy nhiên, khi một công nghệ nào đó có dấu hiệu đang trở thành trào lưu lớn hơn thì các nhà sản xuất ôtô sẽ sử dụng công nghệ này. Hãng Chrysler đã tuyên bố hồi năm 2013 rằng mẫu xe Dodge Dart của hãng sẽ có tùy chọn hộc sạc không dây. Vì các thiết bị cần sạc sẽ cần đến loại bao hay vỏ đặc biệt, không biết liệu đây có phải là một giải pháp Powermat được đặt riêng hay không, hay sẽ là một giải pháp khác. Nhưng tùy chọn không dùng bộ sạc có dây sẽ chắc chắn được hoan nghênh. Nhưng mức giá 200 USD thì khó chấp nhận được.

Dường như công nghệ này vẫn còn phải trải qua một chặng đường dài trước khi trở thành một gợi ý hấp dẫn. Duracell đang cải thiện công nghệ Powermat và hy vọng rằng trong tương lai gần tất cả bàn trong quán rượu hay quán cà phê sẽ có các điểm sạc không dây. Hơn nữa, nhiều người hay để điện thoại của họ trên bàn khi vào quán nên sẽ rất tiện lợi sạc pin vào lúc này. Tuy nhiên, chừng nào còn cần gắn thêm bao vỏ cho điện thoại thì mức hấp dẫn của sạc không dây vẫn còn bị giới hạn.

Vài loại điện thoại, chẳng hạn như Samsung S3 đã tích hợp một phần của công nghệ sạc không dây và thậm chí đã tích hợp công nghệ này vào pin. Các công nghệ RFID hay NFC cũng sử dụng nguyên tắc giống như thế, theo đó một cuộn cảm ứng trong pin của điện thoại sẽ tạo ra dòng điện trong chip gắn trong pin, chip này lúc đó sẽ có đủ điện để truyền lại thông tin về trạng thái của pin.

Hồi tháng 6 năm 2012, Intel đã trình diễn sạc không dây giữa một máy tính all-in-one và điện thoại di động Samsung. Hãng hy vọng sẽ tung ra thị trường các loại laptop có công nghệ này vào thời gian tới. Nhưng để hiện thực ý tưởng này, các nhà sản xuất điện thoại và thiết bị phải cùng làm việc và chấp nhận, thống nhất các chuẩn.

Có một loại sạc mới của hãng sản xuất Convenient Power dùng công nghệ sạc cộng hưởng hoàn toàn tương thích ngược với chuẩn Qi, nên chúng ta có thể chồng hai chiếc laptop lên bộ sạc và đặt một điện thoại Nokia Lumia lên trên để sạc cùng lúc cả ba thiết bị. Chỉ cần bắt vít loại đệm sạc này dưới mặt bàn là bạn có thể sạc cho tất cả.

Hãng Convenient Power cũng đã trưng bày một bộ sạc cho 5 thiết bị đồng thời, có khả năng tự động phát hiện yêu cầu điện năng của mỗi smartphone hay tablet được đặt lên đệm sạc và cung cấp mức điện tích thích hợp, thêm nữa bạn không cần phải bận tâm sắp xếp gọn gàng các thiết bị này.

Hãng chuyên sản xuất điện năng không dây PowerByProxi của New Zealand cũng đã sáng tạo các loại sạc cộng hưởng. Hãng này sẽ cấp quyền thiết kế cho các công ty khác chứ không bán trực tiếp như Convenient Power. Điện thoại cần sạc phải có một loại anten sạc mới nhưng vẫn sạc được trên các loại đệm sạc chuẩn Qi cũ hơn. Hệ thống PowerByProxi có thuận lợi lớn là nó để các thiết bị lo việc ấn định mức điện năng cần thiết và nó có thể sạc các mức điện năng khác nhau cho từng thiết bị. Điều đó có nghĩa là chiếc tablet gần hết pin của bạn có thể nhận được nhiều điện năng hơn thay vì chỉ nhận mức điện năng nhỏ vốn chỉ đủ để sạc chiếc điện thoại đã được sạc gần đầy.

Việc đưa các phát triển mới vào một chuẩn tương thích ngược như thế này rất quan trọng nếu chúng ta muốn thấy sạc không dây được cung cấp ở các tiệm cà phê và ở mọi khách sạn giống như kết nối mạng không dây Wi-Fi đang có. Đây là điều sẽ thực sự giúp điện năng không dây trở nên phổ biến.

Cơ sở hạ tầng là thị trường rất bảo thủ nên nó chậm phát triển. Trước khi khách sạn cho đặt một đệm sạc trên mọi tủ đầu giường ngủ, điều mà họ muốn là dùng được và dùng lâu dài. Cần phải có một trải nghiệm giúp gia tăng giá trị ngoài việc dùng để sạc.

Có thể dùng các loại bộ sạc mới gắn dưới bàn mà không cần phải đục đẽo vì có thể tùy nghi đặt ở vị trí nào. Bạn chỉ cần đặt điện thoại lên bộ sạc mà không cần phải đặt đúng vị trí. Cũng có thể dùng phần mềm quản lý để cho thấy thiết bị nào đang được đặt trên bàn, đang sạc hay không và điện năng có được cung cấp đủ mức hay không. Làm sao cho các thiết bị sạc điện năng không dây dễ lắp ráp, dễ hỗ trợ và dễ dùng là điều chúng ta sẽ thấy ở mọi nơi trong vài năm tới.

Cho đến nay chỉ mới có vài hãng sản xuất như HTC, Samsung và LG là thành viên của hiệp hội công nghệ sạc không dây và công nghệ này vẫn còn quá đắt để tích hợp. Do đó, sạc không dây dường như khó có thể có giá chấp nhận được hay trở thành phổ biến ít nhất là một đến hai năm nữa. Cho đến lúc đó, chúng ta vẫn phải tiếp tục làm việc với adapter và dây cáp.
PC World VN, 03/2014