Araştırmacıları rapor ederek, telefonunuzu kablosuz olarak şarj etmenin son derece uygun olmasına rağmen, tipik lityum-iyon pilleri (LIB) kullanan cihazların ömrünü boşaltma riski vardır.
Tüketiciler ve üreticiler, telefonu doğrudan şarj tabanına koyma lehine, endüktif şarj adı verilen, fiş ve kablolarla uğraşmayı bırakan bu uygun şarj teknolojisine olan ilgilerini artırdılar.
Şarj istasyonlarının standardizasyonu ve endüktif şarj bobinlerinin birçok yeni akıllı telefona dahil edilmesi, teknolojinin hızla benimsenmesini sağlamıştır. 2017'te, 15 otomobil modelleri, akıllı telefonlar gibi tüketici elektroniği cihazlarını endüktif olarak şarj etmek için araçlar içerisinde konsolların dahil edildiğini ve daha büyük bir ölçekte elektrikli araç akülerini şarj etmeyi düşünüyor.
Kablosuz şarjla ilgili sorunlar
Endüktif şarj, bir güç kaynağının, bir bağlantı teli kullanılmadan hava boşluğu boyunca enerji iletmesine olanak tanır, ancak bu şarj modunun ana sorunlarından biri, üretebileceği istenmeyen ve potansiyel olarak zararlı ısı miktarıdır.
Herhangi bir endüktif şarj sistemi ile ilişkili birkaç ısı kaynağı vardır - hem şarj cihazında hem de cihazda şarj olur. cihazın ve şarj tabanının fiziksel olarak yakın temasta olması, bu ek ısıtmayı daha da kötüleştirir. Basit ısı iletimi ve konveksiyon, bir cihazda üretilen ısıyı diğerine aktarabilir.
Bir akıllı telefondaki güç alıcı bobin, telefonun arka kapağına yakındır (genellikle elektriksel olarak iletken değildir) ve ambalaj kısıtlamaları, telefonun bataryasının ve güç elektroniğinin yakınlarına yerleştirilmesini gerektirir; telefonu kapatın veya telefonu, şarj cihazının ürettiği ısıdan koruyun.
Pillerin yüksek sıcaklıklarda depolandıklarında daha hızlı yaşlandıkları ve daha yüksek sıcaklıklara maruz kaldıklarının, pillerin kullanım ömrünü boyunca sağlık durumlarını (SoH) önemli ölçüde etkileyebileceği belgelenmiştir.
Temel kural (veya teknik olarak Arrhenuis denklemi) çoğu kimyasal reaksiyon için, reaksiyon hızının sıcaklıktaki her bir 10 ° C (18 ° F) yükselişiyle ikiye katlanmasıdır. Bir bataryada meydana gelebilecek reaksiyonlar, hücrenin elektrotları üzerinde pasifleştirici filmlerin (büyüme altında olmayan yüzeyi oluşturan ince bir inert kaplama) hızlandırılmış büyüme oranını içerir. Bu, hücrenin iç direncini geri dönüşü olmayan bir şekilde artıran ve sonuçta performansın düşmesine ve bozulmasına neden olan hücre redoks reaksiyonları yoluyla gerçekleşir. 30 ° C'nin (86 ° F) üzerinde bulunan bir lityum iyon pilin, tipik olarak, pili kısaltılmış bir faydalı ömrüne maruz bırakma riskine maruz bırakan yüksek bir sıcaklıkta olduğu düşünülmektedir.
Pil üreticilerinin yayınladığı yönergeler, gaz oluşumunu ve ciddi arızaları önlemek için ürünlerinin üst çalışma sıcaklığı aralığının 50°60°C (122°140°F) aralığını aşmaması gerektiğini de belirtir.
Bu gerçekler araştırmacıları normal akü şarjında sıcaklık artışlarını kablo ile indüktif şarj ile karşılaştıran deneyler yapmaya yöneltti. Bununla birlikte, araştırmacılar, tüketicinin telefonu şarj tabanına göre yanlış ayarlaması durumunda endüktif şarjla daha fazla ilgileniyorlardı. Telefonun ve şarj cihazının zayıf hizalanmasını telafi etmek için, endüktif şarj sistemleri, tipik olarak verici gücünü arttırır ve / veya daha fazla verimlilik kayıplarına neden olan ve ısı oluşumunu artıran çalışma frekanslarını ayarlar.
Bu yanlış hizalama, telefondaki alıcı antenin gerçek konumu her zaman sezgisel veya telefonu kullanan tüketici için açık olmadığından çok yaygın bir durum olabilir. Bu nedenle araştırma ekibi, telefon şarjını, verici ve alıcı bobinlerinin kasten yanlış hizalanmasıyla test etti.
Şarj yöntemlerinin karşılaştırılması
Araştırmacılar, ısıtma etkilerini ölçmek için sıcaklık haritaları oluşturmak üzere zaman içinde eş zamanlı şarj ve termal görüntüleme ile üç şarj yönteminin tümünü (kablo, hizalı endüktif ve yanlış hizalanmış endüktif) test ettiler.
Telefonun şebeke şebekesiyle şarj edilmesi durumunda, 3 şarj saatleri içinde ulaşılan maksimum ortalama sıcaklık 27 ° C (80.6 ° F) değerini aşmadı.
Buna karşılık, hizalanmış endüktif şarj ile şarj edilen telefon için, sıcaklık 30.5 ° C'de (86.9 ° F) doruğa çıktı, ancak şarj süresinin ikinci yarısı için kademeli olarak azaltıldı. Bu, yanlış hizalanmış endüktif şarj sırasında gözlenen maksimum ortalama sıcaklığa benzer.
Yanlış hizalanmış endüktif şarj durumunda, en yüksek sıcaklığa benzer büyüklükte (30.5 ° C (86.9 ° F)), ancak bu sıcaklığa daha erken ulaşıldı ve bu seviyede çok daha uzun süre devam etti (125 dakika, 55 dakikaya karşı düzgün şekilde şarj edildi) .
Şarj modundan bağımsız olarak, telefonun sağ kenarı, telefonun diğer alanlarından daha yüksek bir sıcaklık artışı göstermiştir ve şarj işlemi boyunca daha yüksek kalmıştır. Telefonun BT taraması, bu etkin noktanın anakartın bulunduğu yer olduğunu göstermiştir.
Ayrıca dikkat edilmesi gereken nokta, şarj tabanına maksimum giriş gücünün, telefonun yanlış hizalandığı testte (11 watt) iyi hizalanmış telefondan (i watt) daha fazla olmasıydı. Bunun nedeni, cihaza hedef giriş gücünü korumak amacıyla, hizalama altında vericinin gücünü artıran şarj sistemidir.
Yanlış hizalama altında şarj edilirken şarj tabanının maksimum ortalama sıcaklığı, telefon hizalandığında tespit edilen sıcaklık araştırmacılarından iki derece daha yüksek olan 35.3 ° C'ye (95.54 ° F) ulaştı, bu da 33 ° C'ye (91.4 ° F) ulaştı. Bu, güç elektroniği kayıplarına ve girdap akımlarına atfedilebilen ek ısı üretimi ile sistem verimliliğinde bozulma belirtisidir.
Araştırmacılar, gelecekteki endüktif şarj tasarımına yaklaşımların, bu transfer kayıplarını azaltabileceğini ve böylece ultra ince bobinler, daha yüksek frekanslar ve kompakt ve daha verimli ve mobil cihazlara entegre edilebilecek şarj cihazları ve alıcılar sağlamak için optimize edilmiş tahrik elektroniği kullanarak ısınmayı azaltabileceğini belirtti. minimum değişiklik gösteren cihazlar veya bataryalar.
Sonuç olarak, araştırma ekibi uygun olsa da endüktif şarjın cep telefonu pilinin ömründe azalmaya yol açacağını buldu. Birçok kullanıcı için bu bozulma, şarj kolaylığı için kabul edilebilir bir fiyat olabilir, ancak telefonlarından en uzun ömrü çıkarmak isteyenler için kablo şarjı hala önerilir.
Kaynak: University of Warwick
