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| 状態 | アクティブ |
|---|---|
| 初版 | 2008年 |
| 最新バージョン | 2.0 2023年4月 |
| 組織 | ワイヤレスパワーコンソーシアム |
| 関連規格 | コードレスキッチン標準 中電力標準 |
| ドメイン | 誘導充電 |
| ライセンス | オープンスタンダード |
| 著作権 | ロゴと商標 |
| Webサイト | ワイヤレスパワーコンソーシアム |
Qi（チー、発音：/ tʃ iː / CHEE ; [1]簡体字中国語：气、繁体字中国語：氣、ピンイン：qì）は、誘導充電を使用したワイヤレス電力伝送のインターフェース規格です。この規格により、スマートフォンなどの互換性のあるデバイスをQi充電パッドに置くと、最大4cm（1.6インチ）の距離で充電できます。[2]
Qi規格は、ワイヤレスパワーコンソーシアムによって開発されました。[1]ユニバーサルでオープンな規格であるため、 Qi対応デバイスはどのメーカーのQi充電器にも接続できます。
Qiは2008年に初めてリリースされ、2017年までに200台以上のスマートフォン、タブレット、その他のデバイスに組み込まれました。[3] 2023年12月現在、 Apple、Asus、Google、Huawei、LG Electronics、Samsung、Xiaomi、Sony[アップデート]を含む351のメーカーがこの規格に取り組んでいます。[4]
2023年1月、同コンソーシアムは既存の規格を更新し、AppleのMagSafe技術に基づく磁気接続を組み込んだQi2を発表しました。[5] 2023年4月19日、ワイヤレスパワーコンソーシアムはQi2規格をリリースしました。[6]
デザイン
Qi 規格を使用して動作するデバイスは、平面コイル間の電磁誘導に依存しています。Qi システムは、電源に接続され誘導電力を供給するベース ステーションと、誘導電力を消費するモバイル デバイスの 2 種類のデバイスで構成されています。ベース ステーションには、振動磁場を生成する送信コイルを含む電力送信機が内蔵されています。モバイル デバイスには、受信コイルを保持する電力受信機が内蔵されています。磁場は、ファラデーの電磁誘導の法則により、受信コイルに交流電流を誘導します。2 つのコイルの間隔が狭いため、誘導電力の転送が効率的になります。[引用が必要]
ベースステーションには通常、インターフェース面と呼ばれる平らな面があり、その上にユーザーが 1 台以上のモバイルデバイスを配置できます。電力伝送を行うために、送信コイル (ベースステーションの一部) と受信コイル (モバイルデバイスの一部) の位置を合わせる方法は 2 つあります。最初のコンセプト (ガイド付き位置決めと呼ばれる) では、ユーザーはモバイルデバイスをベースステーションの表面の特定の場所に配置する必要があり、この目的のために、モバイルデバイスはサイズ、形状、機能に適した位置合わせ補助機能を提供します。2 番目のコンセプト (フリー位置決めと呼ばれる) では、ユーザーはモバイルデバイスを送信コイルと直接位置合わせする必要はありません。フリー位置決めを実現する方法はいくつかあります。1 つの例では、送信コイルの束を使用して、受信コイルの場所にのみ磁場を生成します。別の例では、機械的な手段を使用して 1 つの送信コイルを受信コイルの下に移動させます。3 番目のオプションは、複数の協調フラックスジェネレータと呼ばれる技術を使用することです。[7]
図 1-1 は、基本的なシステム構成を示しています。図に示すように、電力送信機には、電力変換ユニットと通信および制御ユニットという 2 つの主要な機能ユニットが含まれています。図には、電力変換ユニットの一部として磁場を生成する送信コイル (アレイ) が示されています。制御および通信ユニットは、電力受信機が要求するレベルに転送電力を調整します。また、図では、ベース ステーションに多数の送信機を含めることができるため、複数のモバイル デバイスを同じベース ステーションに配置して、各バッテリーが完全に充電されるまで誘導充電できることも示されています。最後に、図のシステム ユニットには、入力電力のプロビジョニング、複数の電力送信機の制御、ユーザー インターフェイスなど、ベース ステーションのその他のすべての機能が含まれています。[引用が必要]
電力受信機は、電力ピックアップユニットと通信および制御ユニットで構成されています。送信機の電力変換ユニットと同様に、図 1-1 は、受信コイルが電力ピックアップユニットの磁場を捕捉する様子を示しています。電力ピックアップユニットには通常、受信コイルが 1 つだけ含まれています。さらに、モバイルデバイスには通常、電力受信機が 1 つ含まれています。通信および制御ユニットは、電力受信機の出力に接続されたサブシステム (バッテリーなど) に適したレベルに転送電力を調整します。これらのサブシステムは、モバイルデバイスの主な機能を表します。[引用が必要]
送信機
Qi 仕様の 2017 バージョン 1.2.2 (上記参照) の例として、A2 リファレンス Qi 低電力トランスミッタには、フラット コイルに 20 ターン (2 層) のコイルがあり、内径 19 mm、外径 40 mm のフォームに巻かれ、コイル下部のシールドは直径が少なくとも 4 mm 大きい軟鉄製で、インダクタンスは 24 ± 1 マイクロヘンリーです。このコイルは直列共振回路内に配置されます。
この直列共振回路は、DC 電源からのH ブリッジスイッチング構成によって駆動されます。フル パワーでは、コンデンサの電圧は 50 ボルトに達することがあります。電力制御は自動です。Qi 仕様では、実際に適用される電圧を少なくとも 50 ミリボルトのステップで制御できることが求められています。[引用が必要]
A2 基準を満たす Qi 充電器は、デバイスの充電電圧を下げるのではなく、PID (比例・積分・微分) コントローラを使用して、一次電池の電圧に応じて供給される電力を調整します。[引用が必要]
他の Qi 充電トランスミッターは 140 kHz で接続を開始しますが、送信コイルと受信コイル間の相互インダクタンスが送信コイルと受信コイル間のスタンドオフ距離に応じて変化し、その結果、自然共振周波数が変化するため、周波数を変更してより適合する周波数を見つけることができます。さまざまな Qi リファレンス デザインには、楕円形コイルやマルチコイル システム、複数のインダクタとコンデンサを備えたより複雑な共振ネットワークなど、さまざまなコイル配置があります。これらの設計により、105 ～ 205 kHz の周波数で周波数アジャイルな動作が可能になり、最大共振回路電圧は 200 ボルトになります。[引用が必要]
受信機
Qi 電力受信機ハードウェア リファレンス デザイン 1 も Qi 仕様のバージョン 1.2.2 から引用されており、外寸 44 mm × 30 mm、巻数 14、コイル上部に磁気シールドを備えた長方形のコイルから構成されています。このコイルは、一対のコンデンサ (直列 127 ナノファラッド、並列 1.6 ナノファラッド) と並列共振回路に配線されています。電力出力は 1.6ナノファラッドのコンデンサから得られます。[引用が必要]
電力送信機にデジタル通信チャネルを提供するために、22ナノファラッドのコンデンサと10kΩの抵抗器からなるT構成の共振変調器を1.6ナノファラッドのコンデンサ間で切り替えることができます。1.6ナノファラッドのコンデンサ間でTネットワークを切り替えると、結合システムの共振周波数に大きな変化が生じ、電力送信機によって、供給される電力の変化として検出されます。[引用が必要]
ポータブル デバイスへの電力出力は、1.6 ナノファラッドのコンデンサを横切る全波ブリッジを介して行われます。電力は通常、充電コントローラに送られる前に 20 マイクロファラッドのコンデンサでフィルタリングされます。 [引用が必要]
他の Qi 電力受信機は、ブリッジ整流器の前後で受信機共振コンデンサの両端に抵抗器または抵抗器のペアを切り替えるなど、代替共振変調器を使用します。[引用が必要]
機能と仕様
WPCは2009年8月にQi低電力仕様を公開した。[8] Qi仕様は登録後無料でダウンロードできる。[9] Qi仕様では、「低電力」誘導伝送は2つの平面コイル間の誘導結合を使用して5W未満の電力を供給する。これらのコイルは通常5mm離れているが、最大40mm離れている場合もあり、さらに離れている場合もある。[10] Qi低電力仕様はQiベースライン電力プロファイル（BPP）に改名された。[要出典]
出力電圧の調整は、デジタル制御ループによって行われ、電力受信機は電力送信機と通信して、増減した電力を要求します。通信は、バックスキャッタ変調を介して電力受信機から電力送信機に一方向で行われます。バックスキャッタ変調では、電力受信機コイルに負荷がかかり、電力送信機での電流消費量が変わります。これらの電流の変化は監視され、2 つのデバイスが連携して動作するために必要な情報に復調されます。[2]
2011年、ワイヤレスパワーコンソーシアムはQi仕様を中電力に拡張し始めました。[11] 2019年現在、中電力規格は30〜65Wを供給しています。最終的には最大200Wをサポートすることが期待されています（通常はポータブル電動工具、ロボット掃除機、ドローン、電動自転車に使用されます）。[12]
2015年にWPCは、「Ki」と呼ばれる最大1kWの高出力仕様も実証し、キッチン家電やその他の高出力機器への電力供給を可能にしました。[9]
2015年にWPCは最大15WをサポートするQi拡張電力プロファイル（EPP）仕様を導入しました。EPPは通常、BPPなどのモバイルデバイスの充電にも使用されます。EPPをサポートする携帯電話会社には、LG、ソニー、Xiaomi、シャープなどがあります。[13] [14] [15] [16]
WPCは、携帯電話OEMがベースライン電力プロファイルの5Wまたは拡張電力プロファイルの15Wよりも高い電力を供給できるように、独自の電力供給拡張（PPDE）を導入しました。現在、Samsungのみがコンプライアンステストを公開しています。[17]高速ワイヤレス充電に独自の標準を使用する他の携帯電話会社には、Apple、Huawei、Googleなどがあります。[引用が必要]
採択
ノキアは2012年にLumia 920で初めてQiを採用し、サムスンモバイルはGalaxy S3（後付け可能な公式サムスンバックカバーアクセサリを介してサポート）で採用しました。 [18] Google/LG Nexus 4もその年の後半に続きました。トヨタは2013年型アバロンリミテッドで工場オプションとしてQi充電クレードルの提供を開始し、[19]双竜は2013年にQiオプションを提供する2番目の自動車メーカーとなりました。 [20]
Qi規格の人気が高まるにつれ、コーヒーショップ、空港、スポーツアリーナなどの場所にQiホットスポットが出現し始めました。 [21] 2012年には、米国の大手コーヒーチェーンであるコーヒービーン＆ティーリーフが、選ばれた大都市に誘導充電ステーションを設置する計画を発表しました。[22]ヴァージンアトランティック航空も、英国のロンドン・ヒースロー空港、[23]とニューヨーク市のジョン・F・ケネディ国際空港に誘導充電ステーションを設置する計画を発表しました。[24]
2015年の調査では、米国と中国で調査対象となった人の76%がワイヤレス充電を認識しており（前年の36%から増加）、20%が使用していたが、そのうち毎日使用していたのは16%に過ぎなかった。[25]家具小売業者のIKEAは、2015年にワイヤレス充電器を内蔵したランプとテーブルを発売し、[26]レクサスNXはオプションでセンターコンソールにQi充電パッドを追加した。[27]その年、ワイヤレス充電対応の携帯電話が推定1億2千万台販売され、[25]特にサムスンギャラクシーS6はQiと競合するパワーマターズアライアンス規格の両方をサポートしていた。[28]しかし、競合するワイヤレス充電規格が複数存在することが、依然として採用の障壁とみなされていた。[28]
2017年初頭までに、QiはRezenceなどの他の競合規格に取って代わった。[29] 2017年9月12日、Appleは新しいスマートフォンであるiPhone 8、iPhone 8 Plus、iPhone XがQi規格をサポートすると発表しました。それ以来、すべての新しいiPhoneバージョンはQiワイヤレス充電規格をサポートしています。 [ 30] Appleはまた、一度に複数のデバイスを充電する機能を追加するAirPowerと呼ばれる新しいプロトコルで規格を拡張する計画を発表しましたが、これは2019年3月29日にキャンセルされました。[31]
2023年のiOS 17の最初のリリースまでに、AppleはiPhone 15モデルとiPhone 15 Proモデルを発売し、15WのQi2認定の高速ワイヤレス充電をサポートしました。[32] [33]
iOS 17.2のリリースに先立ち、AppleはiPhone 13モデル、iPhone 13 Proモデル、iPhone 14モデル、iPhone 14 Proモデルに15W Qi2認定の高速ワイヤレス充電のサポートを追加しましたが、iPhone 12モデルとiPhone 12 Proモデルはすべて5W Qi認定のワイヤレス充電を限定的にサポートしています。[34]
2024年9月9日、AppleはiPhone 16モデルとiPhone 16 Proモデルの発表と並行して、編み込みケーブルデザインを採用した新しい高速25W MagSafe充電器を発売しました。長さは1mと2mのオプションがあり、高速15W Qi2認定ワイヤレス充電との互換性を維持しています。[35] [36]
バージョン履歴
参照
参考文献
- ^ ab 「Wireless Power Consortium」 。 2022年5月20日閲覧。
- ^ ab 「ワイヤレスパワーコンソーシアム規格とTIの準拠ソリューションの紹介」(PDF)。Ti。2015年5月29日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。
- ^ 「Qi対応スマートフォン/Qi互換デバイス」。Qiワイヤレス充電。2017年9月27日閲覧。
- ^ 「メンバーディレクトリ」。ワイヤレスパワーコンソーシアム。 2023年12月5日閲覧。
- ^ Hollister, Sean (2023-01-04). 「Qi2: AppleがMagSafeを無料で提供することで、ついにその力を発揮する可能性」The Verge . 2023-02-16閲覧。
- ^ 「ワイヤレスパワーコンソーシアムがQi2規格のリリースを承認」www.wirelesspowerconsortium.com . 2023年9月13日閲覧。
- ^ 「複数の協調型フラックスジェネレーターによる可変位置ワイヤレス電力送信機」。
- ^ 「ワイヤレスパワーコンソーシアムが 0.95 仕様をリリース」。電子部品ニュース。2009 年 9 月 11 日。2017 年 9 月 28 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年 9 月 27 日閲覧。
- ^ ab 「ワイヤレス電力仕様パート1をダウンロード」。ワイヤレス電力コンソーシアム。2016年4月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2018年2月2日閲覧。
- ^ 「eCoupled ワイヤレス電力を花崗岩を通して」。YouTube。Google 。
- ^ 「Medium power extension」。2012年3月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「Medium Power Standard」。ワイヤレスパワーコンソーシアム。 2019年9月2日閲覧。
- ^ 「LGとIDT、世界初のQi拡張電力プロファイルスマートフォンで提携」LGニュースルーム。2017年11月7日。 2019年9月3日閲覧。
- ^ 「ソニーモバイル、XZ2スマートフォンおよびワイヤレス充電ドックソリューションにIDTワイヤレス充電チップセットを採用」www.prnewswire.com 。 2019年9月3日閲覧。
- ^ Floyd (2019年5月14日). 「WPC会長Menno Treffers氏へのインタビュー：未来はワイヤレス – Chargerlab」。2019年9月3日閲覧。
- ^ “AQUOS R3のユーザビリティ｜AQUOS：シャープ”.シャープスマートフォン・携帯電話 AQUOS公式サイト. 2019年9月3日に取得。
- ^ 「独自拡張機能の安全性」。ワイヤレスパワーコンソーシアム。 2019年9月3日閲覧。
- ^ 有線、Qi ワイヤレス充電: それは何であり、Nokia の Lumia 920 ではどのように機能するのか?、2012 年 9 月 5 日
- ^ The Verge、トヨタの2013年型アバロン リミテッドがQiワイヤレス充電を採用した世界初の車に、2012年12月19日
- ^ Torque News、Qiワイヤレス充電システムを自動車メーカー2社が採用、2013年2月25日
- ^ 「グローバルQi規格がワイヤレス充電を強化」。
- ^ 「Nokia と The Coffee Bean & Tea Leaf が提携し、全米のカフェにワイヤレス充電を導入」Nokia、2012 年 9 月 5 日。2012 年 9 月 20 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年9 月 21 日閲覧。
- ^ 「ノキアとヴァージン アトランティック航空が提携し、ヴァージン アトランティック航空のクラブハウス ラウンジにワイヤレス充電を導入」。ノキア。2012 年 9 月 5 日。2012 年 9 月 20 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年9 月 21 日閲覧。
- ^ 「Nokia がヴァージン アトランティック航空とワイヤレス充電を開始」Nokia、2012年9月11日。2012年9月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2012年9月21日閲覧。
- ^ ab IHS Markit、ワイヤレス充電に対する消費者の認知度が2015年に2倍の76パーセントに上昇、IHSが発表、2015年6月24日
- ^ ブライアン・マット「IKEAがワイヤレス充電ランプとテーブルの販売を開始」Engadget 2015年3月1日閲覧。
- ^ 「ワイヤレス充電器 – 無限の利便性」www.lexus.com。2015年2月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年8月7日閲覧。
- ^ ab Wired、ワイヤレス充電はまだ混乱しているが、永遠に続くわけではない、2015年11月12日
- ^ E&T、Qiワイヤレス充電規格が勝利、採用が急増、2017年2月17日
- ^ 「Qiワイヤレス充電について知っておくべきことすべて」。Tenpire。2019年6月8日。2019年8月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年8月20日閲覧。
- ^ 「Apple、ハードウェアに対する高い基準を満たせないとしてAirPower製品の製造を中止」2019年3月29日。
- ^ 「Apple、iPhone 15とiPhone 15 Plusを発表」。Apple Newsroom 。2024年10月13日閲覧。
- ^ 「Apple、iPhone 15 ProとiPhone 15 Pro Maxを発表」Apple Newsroom . 2024年10月13日閲覧。
- ^ Peters, Jay (2023-12-05). 「iPhone 13とiPhone 14はiOS 17.2でQi2のサポートを受ける」The Verge . 2024-10-13閲覧。
- ^ 「Apple、iPhone 16とiPhone 16 Plusを発表」Apple Newsroom 2024年10月13日閲覧。
- ^ 「Apple、iPhone 16 ProとiPhone 16 Pro Maxを発表」。Apple Newsroom 。2024年10月13日閲覧。
- ^ 「Qi仕様の歴史」。ワイヤレスパワーコンソーシアム。2019年9月5日閲覧。
- ^ 「Qi仕様」。ワイヤレスパワーコンソーシアム。2020年4月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2020年4月20日閲覧。
- ^ 「Qi2磁気充電とは何か？そしてなぜそれが必要なのか」Belkin 2023年9月12日2023年9月13日閲覧。
外部リンク
- 公式サイト