充電パッドの上で位置を直した経験、ありませんか？ ワイヤレス充電の仕組みを調べてみた

こんにちは。まなぶです。
ふだんはシステムエンジニアをしながら、noteの記事を書いています。
前回の記事「商品の99%が自社開発。ダイソーが100円でも儲かる仕組みを分解してみた」を読んでくださった方、ありがとうございます。

情けない話ですが、充電パッドにスマホを置いて「あれ、充電されない」とイライラしたことが何度もあります。位置がちょっとズレただけで充電が始まらない。なぜそんなにシビアなのか不思議に思いながらも、仕組みをちゃんと調べたことはありませんでした。

今回は、ケーブルを挿していないのに充電できる「ワイヤレス充電」の仕組みを調べてみます。

「置くだけ充電」の正体は、電気を"飛ばす"のではなく"誘導する"仕組み

ワイヤレス充電は、電気を空間に飛ばしているわけではありません。使われているのは「電磁誘導」という、コイル同士で電流をやり取りする仕組みです。

充電パッドの中には「送電コイル」が入っていて、ここに電流を流すと、コイルの周りに磁界が発生します。スマホ側にも「受電コイル」が入っており、この磁界が受電コイルと重なると、電磁誘導によって受電側のコイルにも電流が生まれます。この電流がバッテリーに流れ込むことで、ケーブルなしでも充電が進みます。

この仕組みの国際規格が「Qi（チー）」です。業界団体のワイヤレスパワーコンソーシアム（WPC）が策定していて、多くのスマホ・充電パッドがこの規格に対応しています。

位置がズレると充電できない理由

Qiの初期の規格で「置く位置がシビア」だったのは、この電磁誘導という仕組みそのものに理由があります。

送電コイルと受電コイルは、磁界がうまく重なっている状態でないと、効率よく電流を受け渡せません。コイルとコイルの位置が数ミリずれるだけで、磁界の重なりが弱くなり、充電が始まらなかったり、途中で止まったりします。充電パッドの上でスマホの位置を何度も直した経験がある人は多いと思いますが、原因はこの「コイルの位置合わせ」にありました。

Qi2で、磁石による位置合わせが標準装備に

2023年に発表された新しい規格「Qi2」では、この位置ズレ問題への対策が取り入れられました。コイルの周りにリング状の磁石を配置し、スマホと充電パッドが磁力でピタッと吸着する仕組みです。これは、もともとAppleがiPhoneに搭載していた「MagSafe」という磁石式の技術を土台にしたもので、Appleの技術がQi2という業界標準に取り込まれる形で実現しました。

磁石で正しい位置に吸着するため、手探りで位置を合わせる必要がなくなります。また、Qi2対応の機器同士であれば、充電の出力も最大15Wに統一されました。これは、従来の規格の多くが7.5W程度だったことと比べると、単純計算で2倍の出力です。

まとめ：「置くだけ充電」は、電磁誘導でコイル同士をつなぐ仕組みだった

• ワイヤレス充電は、電気を飛ばしているのではなく、コイル同士の電磁誘導で電流をやり取りしている

• コイルの位置が合っていないと充電できないのが、初期のQi規格で「置く位置がシビア」だった理由

• Qi2では、Appleが培った磁石式の位置合わせ技術が業界標準に取り込まれ、位置ズレ問題が解消された

仕組みを知ってからは、充電パッドの上でスマホの位置を何度も直していた自分の行動にも、ちゃんと理由があったんだとわかって、少しすっきりしました。

最後まで読んでいただき、ありがとうございました。

充電パッドで、位置がズレて充電できなかった経験はありますか？ ひと言でもコメントで教えてもらえるとうれしいです。