A telefon vezeték nélküli töltése, bár nagyon kényelmes, veszélyezteti a tipikus lítium-ion akkumulátorokat (LIB) használó eszközök élettartamát - jelentették a kutatók.

A fogyasztók és a gyártók felkeltették érdeklődésüket az induktív töltésnek nevezett kényelmes töltéstechnika iránt, és felhagytak a dugókkal és kábelekkel való fikázással annak érdekében, hogy a telefont csak közvetlenül a töltőalapra állítsák.

A töltőállomások szabványosítása és az induktív töltőtekercsek sok új okostelefonba történő beépítése a technológia gyorsan növekvő alkalmazását eredményezte. 2017 -ben 15 autómodell jelentette be a fogyasztói elektronikai eszközök, például az okostelefonok induktív töltésére szolgáló konzolok beépítését a járművekbe, és sokkal nagyobb léptékben sokan fontolóra veszik az elektromos jármű akkumulátorok töltését.

Vezeték nélküli töltéssel kapcsolatos problémák

Az induktív töltés lehetővé teszi az áramforrás számára, hogy az energiát légrésen továbbítsa, összekötő vezeték használata nélkül, de a töltés ezen módjának egyik fő kérdése a nemkívánatos és potenciálisan káros hő mennyisége, amelyet előállíthat.

Az induktív töltőrendszerhez számos hőtermelési forrás kapcsolódik - mind a töltőben, mind a töltőeszközben. az a tény, hogy a készülék és a töltőállomás szoros fizikai érintkezésben van, rontja ezt a kiegészítő fűtést. Az egyszerű hővezetés és konvekció képes átadni az egyik készülékben keletkező hőt a másiknak.

Okostelefonban az áramfogadó tekercs közel van a telefon hátlapjához (ez általában elektromosan nem vezetőképes), és a csomagolási korlátok miatt a telefon akkumulátorát és a tápegység elektronikáját közvetlen közel kell elhelyezni, korlátozott lehetőséggel a a telefont, vagy védje a telefont a töltő által keltett hőtől.

Jól dokumentálták, hogy az elemek gyorsabban öregszenek, ha magasabb hőmérsékleten tárolják őket, és hogy a magasabb hőmérsékletnek való kitettség így jelentősen befolyásolhatja az elemek egészségi állapotát (SoH) hasznos élettartamuk során.

Az ökölszabály (vagy pontosabban az Arrhenuis-egyenlet) az, hogy a legtöbb kémiai reakció esetén a reakciósebesség minden 10 ° C-os (18 ° F) hőmérséklet-emelkedéssel megduplázódik. Akkumulátorban a reakciók között előfordulhat a cella elektródáin a passziváló filmek gyors növekedési üteme (vékony közömbös bevonat, amely az alatta lévő felületet nem reagálja). Ez a sejt redoxireakciói révén fordul elő, amelyek visszafordíthatatlanul növelik a sejt belső ellenállását, ami végül teljesítményromláshoz és kudarchoz vezet. A 30 ° C (86 ° F) fölött lakó lítium -ion akkumulátorok jellemzően magas hőmérsékleten vannak, és ki vannak téve az akkumulátor lerövidült élettartamának.

Az akkumulátorgyártók által kiadott irányelvek azt is előírják, hogy termékeik felső üzemi hőmérsékleti tartománya nem haladhatja meg az 50–60 °C (122–140 °F) tartományt a gázképződés és a katasztrofális meghibásodás elkerülése érdekében.

Ezek a tények arra késztették a kutatókat, hogy kísérleteket végezzenek, összehasonlítva a hőmérséklet -emelkedéseket az akkumulátor normál töltésénél az induktív töltéssel. A kutatókat azonban még jobban érdekelte az induktív töltés, amikor a fogyasztó rosszul irányítja a telefont a töltőalapon. A telefon és a töltő rossz beállításának kompenzálása érdekében az induktív töltőrendszerek általában növelik az adó teljesítményét és/vagy beállítják működési frekvenciájukat, ami további hatékonysági veszteségeket okoz és növeli a hőtermelést.

Ez az eltérés nagyon gyakori lehet, mivel a vevő antenna valós helyzete a telefonban nem mindig intuitív vagy nyilvánvaló a telefont használó fogyasztó számára. A kutatócsoport ezért a telefonok töltését is tesztelte az adó- és vevőtekercsek szándékos eltérésével.

A töltési módszerek összehasonlítása

A kutatók mindhárom töltési módszert (huzal, indukciós induktív és rosszul illesztett induktív) tesztelték egyidejű töltéssel és hőkamerával, hogy hőmérsékleti térképeket hozzanak létre a fűtési hatások számszerűsítéséhez.

A hagyományos hálózati feszültséggel töltött telefon esetében a töltés után 3 órán belül elért maximális átlagos hőmérséklet nem haladta meg a 27 ° C-ot (80.6 ° F).

Ezzel szemben az igazított induktív töltéssel töltött telefon esetében a hőmérséklet 30.5 ° C-on (86.9 ° F) tetőzött, de a töltési időszak második felében fokozatosan csökkent. Ez hasonló a helytelenül beállított induktív töltés során megfigyelt maximális átlagos hőmérséklethez.

Rosszul beállított induktív töltés esetén a csúcshőmérséklet hasonló nagyságrendű volt (30.5 ° C (86.9 ° F)), de ezt a hőmérsékletet hamarabb érték el, és ezen a szinten sokkal tovább tartott (125 perc és 55 perc megfelelően beállított töltés esetén) .

A töltés módjától függetlenül a telefon jobb oldali szélén nagyobb hőmérséklet-emelkedés mutatkozott, mint a telefon más területein, és a töltési folyamat során is magasabb maradt. A telefon CT -vizsgálata azt mutatta, hogy ezen a hotspoton található az alaplap.

Figyelemre méltó volt az a tény is, hogy a töltőállomás maximális bemeneti teljesítménye nagyobb volt abban a tesztben, amikor a telefon rosszul volt beállítva (11 watt), mint a jól beállított telefon (i watt). Ez annak köszönhető, hogy a töltőrendszer az adó célteljesítményének megtartása érdekében megnöveli az adó teljesítményét az eszköz célbemenetének fenntartása érdekében.

A töltőállomás maximális átlagos hőmérséklete rossz irányban történő töltés közben elérte a 35.3 ° C-ot (95.54 ° F), ami két fokkal magasabb, mint a telefon kutatói által a telefon igazításakor észlelt hőmérséklet, amely 33 ° C-ot (91.4 ° F) ért el. Ez a rendszer hatékonyságának romlására utal, és további hőtermelést okoz a teljesítményelektronikai veszteségek és az örvényáramok.

A kutatók megjegyzik, hogy az induktív töltéstervezés jövőbeli megközelítései csökkenthetik ezeket az átviteli veszteségeket, és ezáltal csökkenthetik a fűtést, ha ultravékony tekercseket, magasabb frekvenciákat és optimalizált hajtáselektronikát használnak, hogy kompakt és hatékonyabb töltőket és vevőket biztosítsanak, amelyek mobilba integrálhatók. eszközöket vagy elemeket minimális cserével.

Összefoglalva: a kutatócsoport megállapította, hogy az induktív töltés, bár kényelmes, valószínűleg a mobiltelefon akkumulátorának élettartamának csökkenéséhez vezet. Sok felhasználó számára ez a romlás elfogadható ár lehet a töltés megkönnyítése érdekében, de azok számára, akik a leghosszabb élettartamot szeretnék kihasználni telefonjukról, továbbra is ajánlott a kábeltöltés.

Forrás: Warwicki Egyetem