وقد تطورت تكنولوجيا بلوتون إلى أبعد من هدفها الأصلي المتمثل في تبادل البيانات اللاسلكية القصيرة المدى، وهي اليوم تقوم على عدد متزايد من التطبيقات في مجال الشحن اللاسلكي ونقل الطاقة، مما يتيح إدارة أذكى وأكثر كفاءة للطاقة بالنسبة للالكترونيات الاستهلاكية، ونظم السيارات، والمنشآت الصناعية، ومع انتقال العالم نحو مستقبل خال من الكابلات، أصبح دور بلوتوث جسر اتصال بين أجهزة نقل الطاقة ومتلقيها أمرا لا غنى عنه.

The Fundamentals of Wireless Charging and Power Transfer

ويستخدم التأشير بلا سلك، المعروف أيضاً باسم الشحنات الاستبدادية، حقل الكهرومغناطيسي لنقل الطاقة بين فحمين: فحم مرسل في قاعدة الشحن وقطعة استقبال في الجهاز، ويحوّل المتلقي حقل التناوب إلى تيار مباشر لشحن البطارية، بينما تكون هذه الطريقة أكثر شيوعاً في أجهزة إرسال الهواتف الذكية وأجهزة جمع الإذاعات، وتقنيات أخرى مثل طاقة الصمام.

وقد قامت تكنولوجيات نقل الطاقة، مثل " شي " ( " شي " ) و " بي ما " ( " تحالف شؤون الدول " )، بتوحيد الطريقة التي تتفاوض بها الأجهزة على مستويات السلطة والمواءمة، غير أنه لكي تكون هذه النظم " ذكية " حقا، يجب أن تبلغ احتياجاتها من الطاقة، وأن تفرض عليها مركزها، ومعايير أمانها في الوقت الحقيقي، وهذا هو المكان الذي تدخل فيه بلوتوث الصورة.

حيث توجد بلوتون ميتز بلا طاقة

ولا يستخدم بلوتون لنقل الطاقة نفسها - التي قد تكون غير فعالة للغاية وقوية منخفضة (< 1 mW). Instead, it provides a low‑energy, reliable data channel between the charger and the device, or between multiple devices within a charging ecosystem. The ]Bluetooth RWreless Charging]) تحدد مواصفات (جزء من مجموعة LT) التي تسمح بتبادل الأجهزة المعلومات ذات الصلة مثل مستوى البطاريات، والشحن، ودرجة الحرارة، وحتى وثائق التوثيق.

ولا تعد طبقة الاتصال هذه حاسمة في ضمان عدم تسليم الطاقة إلا عندما يكون جهاز الاستقبال موجوداً، وفي الفولط الصحيح، وفي الإدارة الحرارية السليمة، وبدونها، يُجبر القائمون على النقل بأقصى طاقتهم باستمرار، على إهدار الطاقة، والخطر على التسخين المفرط.

بلوتون في المعيار Qi

وقد اعتمد اتحاد الطاقة اللاسلكية (BLE) قناة اتصال خارج النطاق في مواصفاته Qi v1.3، بينما اعتمدت نسخ كيو سابقاً على الاتصالات بين النطاقات (تحديث إشارة الطاقة) للتوثيق والتفاوض بشأن الطاقة، يقدم BLE تبادلاً أسرع وأكثر قوة للبيانات دون التدخل في عملية كشف الطاقة، ويتيح هذا التحول تحديث البيانات ذات الوجهة المزدوجة، مثل تحديث البيانات.

ووفقاً لـ Bluetooth SIG]، يدعم BLE أيضاً التواصل المتزامن مع أجهزة متعددة، مما يجعله مثالياً لشحنات متعددة الأطقم (مثلاً، شحن الأصفاد التي تتعامل مع الهاتف، وآداب الأذن، وساعة في آن واحد)، ويمكن لكل جهاز أن يقترن مع الشاحن بصورة مستقلة، ويبلّغ عن مركزه دون اصطدام.

نظم إدارة الطاقة ذات القدرة الزرقاء -

ومن أكثر العمليات عملية إدارة البطاريات القائمة على بلوتون في الأجهزة الإلكترونية المحمولة، حيث تتيح وصلة الهاتف الذكي لجهاز الهاتف الذكي أن يُبلغ الرصيف بالشحن ليس فقط بنسبة بطارية البطارية، بل أيضاً بدرجاته الداخلية ودرجة الحرارة المثلى (مثل الشحن السريع مقابل الشحنة الحيلة)، ويمكن للرصيف أن يعدل إنتاج الطاقة الديناميكية عندما تكون البطارية كاملة أو مبطنة.

وهذه القدرة مهمة بصفة خاصة بالنسبة لتصدعات الأسنان الكهربائية والأجهزة الطبية والمجسات الصناعية التي يجب أن تشحن فيها البطاريات بأمان على مدار دورات عديدة، وفي هذه البيئات، يوفر بلوتون طريقة موحدة لقطع رسوم الأحداث، وتشخيص حالات الفشل، بل والتنبؤ بتدهور البطاريات، دون ميناء تشخيصي سلكي.

Smart Charging Ecosystems

فبجانب زوج واحد من الشاحنات - الارتجاف، يتيح بلوتوث النظم الإيكولوجية التي تشحن كل مكان، ويتصور مكتبا ذكيا يعرف أن هاتفك منخفض على البطاريات، ويضبط تلقائيا أولوية الرصيف اللاسلكي، أو غرفة معيشة يمكن أن تشحن فيها طاولة القهوة أي جهاز متوافق مع ذلك مع وضع الشحنة على عرض قريب، وهذه السيناريوهات تتطلب اتصالا مركزيا بالهاتف الذكي أو جهازاهب.

وباستخدام قدرات شبكة " بلوتوث ميش " ، يمكن لشبكة من المشحنات أن تنسق توزيع الطاقة على نحو أمثل عبر منزل أو مكتب، وعلى سبيل المثال، يمكن للشبكة أن تخفض، خلال فترة تسعير الطاقة القصوى، السرعة في شحن الأجهزة غير الحرجة مع إعطاء الأولوية لحاسوب محمول يحتاج إلى الاستعداد لعقد اجتماع، ويرى المستخدم وصلة موحدة على هاتفه، مما يتيح له التحكم في جميع معاملات الطاقة اللاسلكية والوضة.

التطبيقات الآلية والصناعية

وتعتمد صناعة السيارات على وجه السرعة رسوما لاسلكية للمركبات الكهربائية، وكذلك لشحن أجهزة المركبات داخلها، ويستخدم بلوتون في السيناريوين معا، فبالنسبة لأجهزة الشحن اللاسلكية الموجودة داخل المركبات (مثلا في المجمع المركزي)، تساعد شركة BLE نظام معلومات السيارات على عرض مركز الشحنة لصانعي الهاتف وتتيح للسائقين وضع جدول زمني أقصى.

وفي الأوساط الصناعية، كثيراً ما يُمنح نقل الطاقة اللاسلكية صلاحيات مستقلة للمركبات المصحوبة بمرشدين (AGVs) والنظم الآلية التي تحتاج إلى شحن دون تدخل بشري. ويوفر بلوتون قناة اتصال آمنة ومدنية الجودة لوكالة الطاقة الذرية لطلب شحنة، والإبلاغ عن صحة البطاريات، بل ويتفاوض على تصحيحات قصيرة المدى، دون اشتراط وجود جهاز اتصال أو جهاز اتصال متصل بالطاقة الكهربائية.

التحديات والحدود

وعلى الرغم من مزاياه، فإن إدماج بلويتووث في نقل الطاقة اللاسلكية ليس بدون تحديات، ويتمثل الشاغل الرئيسي في التعايش: يعمل بلوتون في نطاق ISM البالغ 2.4 GHz، الذي يستخدمه أيضا ويونفي، والعديد من نظم الطاقة اللاسلكية التي لا تملك ملكية والتي تستخدم نفس التردد في الاتصالات عبر النطاقات المحلية.

وثمة قيد آخر هو الكفاءة، ففي حين أن BLE سريع بما يكفي لتحديثات حالة البطاريات (عشرات من الألف ثانية تقريبا)، قد لا يكون مناسبا لثغرات مراقبة الطاقة في الوقت الحقيقي التي تتطلب تعديلات في الثانية الجزئية، وبالتالي، تستخدم بعض النظم الهجينة BLE للتفاوض والتشكيل مع الاعتماد على الترددات الداخلية التي تشير إلى تنظيم دقيق للطاقة.

توجيهات المستقبل: بلوتون لي أوديو، أوراكا، وما بعده

وتطور تكنولوجيا بلوتون يبشر بتعميق اندماجها بقوة لاسلكية، وقد استحدثت بلويتووث 5.2 ونسخة لاحقة لي أوديو، وهي تشمل سمة جديدة تسمى " أوراكا " ، وهي قدرة سمعية، بينما يمكن في المقام الأول إعادة استخدام الإرشادات الإعلانية الأساسية للآوراكات لاكتشافات واسعة النطاق لنقل الطاقة: يمكن لبطولة شحن أن تبث وجودها وقدراتها (مثلا " 15 كيلو مترا " ).

ومن المتوقع أن يستحدث، في المستقبل، معدلات بيانات أعلى وأقل من حيث الكفاءة، يمكن أن يدعم خوارزميات أكثر تطوراً لإدارة الطاقة، مثل شحنات التنبؤ القائمة على التعلم الآلي، إضافة إلى أن مفهوم " البيانات المتعلقة بالطاقة الكهربائية - المباشرة " باستخدام BLE قد يُستكشف في الوقت نفسه، حيث قد لا تحتاج أداة ذات قدرة منخفضة جداً (مثل البطارية الافتراضية) إلى استخدام الطاقة.

دور بلوتون في الطاقة البعيدة المدى

وفي مجال الطاقة اللاسلكية القائمة على الترددات المتوسطة (مثلاً من تسخير الطاقة وشركة بلوتون)، كثيراً ما يكون بروتوكول الاتصالات الذي يختاره بسبب انخفاض حجم الطاقة، ويمكن أن يستيقظ جهاز استشعار صغير يُستخدم بالطاقة المجمدة من الطراز الترددي، وينقل احتياجاته من الطاقة عن طريق شبكة B-LE، ثم يعود إلى النوم، ويجري نشره بالفعل في أجهزة الاستشعار الذكية للبناء حيث تكون الأسلاك المستخدمة غير عملية.

خاتمة

إن دور بلوتون في الشحن اللاسلكي ونقل الطاقة لم يعد من الناحية المحيطة، بل هو دور أساسي في إنشاء نظم للطاقة الذكية والكفؤة والآمنة، ومن التفاوض على بارامترات في موكب ذي سمعة ذكية إلى تركيب أسطول من الروبوتات الصناعية، فإن بلوتوث يوفر طبقة الاتصالات الأساسية التي تجعل الطاقة اللاسلكية " ذكية " ممكنة، مع استمرار تطور المعايير وازدياد الطلب على الطاقة اللاسلكية.

  • تحسين قابلية التشغيل المتبادل عبر الأجهزة وعلامات الشحن
  • تحقيق الاستخدام الأمثل للطاقة في الوقت الحقيقي من خلال تحقيق التوازن الدينامي في الحمولة
  • تحسين السلامة مع تحديثات درجة الحرارة وكشف الأجسام الأجنبية
  • القدرات الجديدة في مجال السيارات والرعاية الصحية والصناعات الصناعية

وبالنسبة للمهندسين ومصممي المنتجات، فإن فهم النظام الإيكولوجي لبلوتون أصبح مهماً بقدر فهمه للالكترونيات الكهربائية نفسها، فالشركات التي تدمج BLE في نظمها للشحن اللاسلكية ستكون في أفضل وضع يمكنها من تقديم التجارب الذكية التي يطلبها المستهلكون والصناعات بشكل متزايد.