무선 충전으로 전화 배터리가 망가질 수있는 방법

무선 충전으로 전화 배터리가 망가질 수있는 방법

휴대 전화를 무선으로 충전하면 매우 편리하지만 일반적인 리튬 이온 배터리 (LIB)를 사용하는 기기의 수명을 단축시킬 수 있다고 연구진은보고합니다.

소비자와 제조업체는 유료 충전이라고하는 편리한 충전 기술에 대한 관심을 높여 전화를 충전대에 직접 설치하는 것을 선호하여 플러그와 케이블로 손을 놓기를 포기했습니다.

충전소의 표준화 및 많은 새로운 스마트 폰에 유도 성 충전 코일 포함으로 인해 기술 채택이 급속하게 증가했습니다. 2017 자동차 모델은 스마트 폰과 같은 소비자 전자 장치를 유도 식으로 충전하기 위해 차량 내에 콘솔을 포함한다고 발표했으며, 훨씬 더 큰 규모로 많은 사람들이 전기 자동차 배터리 충전을 고려하고 있습니다.

무선 충전 문제

인덕 티브 (Inductive) 충전은 전원을 연결선을 사용하지 않고 에어 갭을 가로 질러 에너지를 전송할 수있게하지만,이 충전 모드의 주된 문제점 중 하나는 생성 될 수있는 원하지 않거나 손상을 줄 수있는 열의 양입니다.

충전기와 충전기 모두에서 유도 성 충전 시스템과 관련된 몇 가지 열 발생원이 있습니다. 장치와 충전대가 물리적으로 가까이 접촉한다는 사실은이 추가 가열을 악화시킵니다. 간단한 열 전도 및 대류는 한 장치에서 생성 된 열을 다른 장치로 전달할 수 있습니다.

스마트 폰에서 수전 코일은 휴대 전화의 뒷면 덮개 (일반적으로 전기적으로 비전 도성)에 가깝기 때문에 패키징상의 제약으로 인해 휴대 전화의 배터리와 전력 전자 장치를 가까이에 배치해야하며 열을 발산하는 데 제한된 기회가 있습니다. 휴대 전화, 충전기가 생성하는 열로부터 휴대폰을 보호 할 수 있습니다.

고온 보관시 배터리 수명이 더 빨라지고 고온에 노출되면 수명이 다한 배터리의 건강 상태 (SoH)가 크게 영향을받을 수 있다고 잘 입증되었습니다.


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어림짐작 (또는 좀 더 기술적으로 Arrhenuis 방정식)은 대부분의 화학 반응에서 반응 속도는 온도가 10 ° C (18 ° F) 상승 할 때마다 두 배가됩니다. 전지에서 일어날 수있는 반응으로는 부동 태화 필름 (얇은 비활성 코팅으로 표면을 반응하지 않게 만드는)이 세포의 전극에 가속화 된 성장 속도를 포함합니다. 이것은 셀 산화 환원 반응의 방식으로 발생하며, 이는 셀의 내부 저항을 돌이킬 수 없게 증가시켜 궁극적으로 성능 저하 및 고장을 초래합니다. 일반적으로 30 ° C (86 ° F) 이상인 리튬 이온 배터리는 고온에있는 것으로 간주되어 수명이 단축 될 수 있습니다.

배터리 제조업체는 가스 발생 및 치명적인 고장을 피하기 위해 제품의 작동 온도 범위가 50-60 ° C (122-140 ° F) 범위를 넘지 않아야한다고 규정하고 있습니다.

이러한 사실은 연구원들이 일반 배터리 충전에서의 온도 상승과 유도 충전을 비교 한 실험을 수행하게했다. 그러나 연구원은 소비자가 과금 기초에 전화를 misaligns 때 유도적인 위탁에 훨씬 흥미 있었다. 휴대 전화와 충전기의 열악한 정렬을 보완하기 위해 유도 충전 시스템은 일반적으로 송신기 전력을 증가시키고 작동 주파수를 조정하므로 효율 손실이 추가로 발생하고 열 발생이 증가합니다.

이러한 정렬 불량은 전화에서 수신 안테나의 실제 위치가 전화기를 사용하는 소비자에게 항상 직관적이거나 분명한 것은 아니기 때문에 매우 흔한 일이 될 수 있습니다. 연구팀은 또한 송신기 코일과 수신기 코일의 고의적 인 오정렬로 전화 요금을 테스트했다.

청구 방법 비교

연구진은 시간 경과에 따른 동시 충전 및 열 이미징으로 3 가지 충전 방법 (와이어, 유도 형 정렬 및 정렬 불일치)을 테스트하여 가열 효과를 정량화하는 데 도움이되는 온도 맵을 생성했습니다.

일반 주 전원으로 충전 된 전화의 경우 3 충전 시간 내에 도달 한 최대 평균 온도가 27 ° C (80.6 ° F)를 초과하지 않았습니다.

대조적으로, 정렬 된 유도 충전에 의해 충전 된 전화의 경우, 온도는 30.5 ° C (86.9 ° F)에서 최고점을 찍었지만 충전 기간의 후반 동안 점차 감소했습니다. 이것은 정렬되지 않은 유도 충전 동안 관찰 된 최대 평균 온도와 유사합니다.

정렬되지 않은 유도 충전의 경우 최고 온도는 비슷한 크기 (30.5 ° C (86.9 ° F)) 였지만이 온도는이 레벨에서 훨씬 더 오래 지속되어 지속되었습니다 (125 분 대 55 분의 적절한 정렬 충전) .

충전 모드에 관계없이 휴대 전화의 오른쪽 모서리는 휴대 전화의 다른 지역보다 높은 온도 상승률을 보였으며 충전 과정 전반에 걸쳐 높게 유지되었습니다. 전화의 CT 스캔은이 핫스팟이 마더 보드가있는 곳임을 보여 줬습니다.

또한 주목할만한 사실은 전화가 잘못 정렬 된 테스트 (11 와트)에서 잘 정렬 된 전화 (i 와트)보다 충전 기반에 대한 최대 입력 전력이 더 컸다는 사실이었습니다. 이것은 장치에 대한 목표 입력 전력을 유지하기 위해 충전 시스템이 정렬 불량 하에서 송신기 전력을 증가시키기 때문입니다.

정렬 불량으로 충전하는 동안 충전베이스의 최대 평균 온도는 35.3 ° C (95.54 ° F)에 도달하는 전화기 정렬시 감지 된 온도보다 2도 높은 33 ° C (91.4 ° F)에 도달했습니다. 이것은 시스템 효율 저하의 징후이며, 전력 전자 손실 및 와전류에 의한 추가 열 발생이 있습니다.

연구진은 유도 형 충전 설계에 대한 미래의 접근 방식이 초소형 코일, 높은 주파수 및 최적화 된 드라이브 전자 장치를 사용하여 소형 및보다 효율적이며 모바일에 통합 될 수있는 충전기 및 수신기를 제공함으로써 이러한 전송 손실을 줄이고 가열을 줄여줍니다. 장치 또는 배터리를 교체해야합니다.

결론적으로, 연구팀은 유도 형 충전이 편리한 반면 휴대 전화 배터리의 수명을 단축시킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 많은 사용자에게이 저하는 충전의 편의를 위해 허용되는 가격 일 수 있지만 휴대 전화에서 가장 긴 수명을 내기 위해 케이블 충전이 권장됩니다.

출처: 워릭 대학

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