חוקרים מדווחים כי טעינה אלחוטית של הטלפון שלך אמנם נוחה מאוד, אך היא מסכנת את אורך חיי המכשירים המשתמשים בסוללות ליתיום-יון (LIB) טיפוסיות.

צרכנים ויצרנים הגדילו את התעניינותם בטכנולוגיית הטעינה הנוחה הזו, הנקראת טעינה אינדוקטיבית, תוך נטישת התעסקות עם תקעים וכבלים לטובת הגדרת הטלפון ישירות על בסיס טעינה.

סטנדרטיזציה של תחנות טעינה והכללת סלילי טעינה אינדוקטיביים בסמארטפונים חדשים רבים הובילה לאימוץ הולך וגובר של הטכנולוגיה. בשנת 2017 הודיעו 15 דגמי רכב על הכללת קונסולות בתוך כלי רכב לטעינה אינדוקטיבית של מכשירים אלקטרוניים צרכניים, כמו סמארטפונים - ובהיקף גדול בהרבה, רבים שוקלים זאת לטעינת מצברי רכב חשמליים.

בעיות עם טעינה אלחוטית

טעינה אינדוקטיבית מאפשרת למקור חשמל להעביר אנרגיה על פני פער אוויר, ללא שימוש בחוט מחבר, אך אחת הבעיות העיקריות במצב טעינה זה היא כמות החום הלא רצוי שעלול להזיק.

ישנם מספר מקורות להפקת חום הקשורים לכל מערכת טעינה אינדוקטיבית - הן במטען והן במכשיר הטעינה שלו. העובדה שהמכשיר ובסיס הטעינה נמצאים במגע פיזי הדוק מחמיר את החימום הנוסף הזה. הולכה תרמית פשוטה והסעה יכולה להעביר כל חום שנוצר במכשיר אחד למשנהו.

בסמארטפון סליל קבלת החשמל קרוב לכיסוי האחורי של הטלפון (שלרוב אינו מוליך חשמלית) ואילוצי אריזה מחייבים הצבה של הסוללה והאלקטרוניקה החשמלית של הטלפון בקרבה, עם הזדמנויות מוגבלות להפיץ חום שנוצר ב הטלפון, או הגן על הטלפון מפני חום שהמטען מייצר.

תועד היטב כי סוללות מזדקנות במהירות רבה יותר כאשר הן מאוחסנות בטמפרטורות גבוהות וכי חשיפה לטמפרטורות גבוהות יותר יכולה לפיכך להשפיע באופן משמעותי על מצב הבריאות (SoH) של סוללות לאורך חייהן השימושית.

כלל האצבע (או יותר טכנית משוואת Arrhenuis) הוא שעבור רוב התגובות הכימיות קצב התגובה מכפיל את עצמו עם כל עליית טמפרטורה של 10 ° C (18 ° F). בסוללה, התגובות שיכולות להתרחש כוללות את קצב הצמיחה המואץ של סרטי פסיבציה (ציפוי אינרטי דק שהופך את המשטח שמתחת לא פעיל) על האלקטרודות של התא. זה קורה בדרך של תגובות של חיזור תאים, המגבירות באופן בלתי הפיך את ההתנגדות הפנימית של התא, ובסופו של דבר גורמות להידרדרות ביצועים ולכישלון. סוללת ליתיום יון השוכנת מעל 30 מעלות צלזיוס (86 מעלות צלזיוס) נחשבת בדרך כלל כטמפרטורה מוגברת וחושפת את הסוללה לסיכון של אורך חיים מקוצר.

הנחיות שיצרני סוללות פרסמו גם מציינות שטווח הטמפרטורות התפעולי העליון של המוצרים שלהם לא יעבור את טווח ה-50?60 מעלות צלזיוס (122?140 מעלות פרנהייט) כדי למנוע יצירת גז וכשל קטסטרופלי.

עובדות אלה הובילו את החוקרים לבצע ניסויים המשווים את עליות הטמפרטורה בטעינה רגילה של סוללות באמצעות חוט עם טעינה אינדוקטיבית. עם זאת החוקרים היו מעוניינים עוד יותר בטעינה אינדוקטיבית כאשר הצרכן מיישר לא נכון את הטלפון בבסיס הטעינה. כדי לפצות על יישור לקוי של הטלפון והמטען, מערכות טעינה אינדוקטיביות מגדילות בדרך כלל את עוצמת המשדר ו / או מכוונות את תדר ההפעלה שלהן, מה שגורם להפסדי יעילות נוספים ומגביר את ייצור החום.

כיוונון מוטעה זה יכול להיות תופעה שכיחה מאוד שכן המיקום האמיתי של האנטנה המקבלת בטלפון אינו תמיד אינטואיטיבי או ברור לצרכן המשתמש בטלפון. לכן צוות המחקר בדק גם טעינה טלפונית עם כיוון מוטעה מכוון של סלילי המקלט והמשדר.

השוואת שיטות טעינה

החוקרים בדקו את כל שלוש שיטות הטעינה (חוטים, אינדוקטיביים מיושרים ואינדוקטיביים שלא מיושרו) עם טעינה בו זמנית והדמיה תרמית לאורך זמן כדי ליצור מפות טמפרטורה שיעזרו לכמת את השפעות החימום.

במקרה של הטלפון טעון החשמל המקובל, הטמפרטורה הממוצעת המקסימלית שהושגה תוך 3 שעות מהטעינה לא עלתה על 27 מעלות צלזיוס (80.6 מעלות צלזיוס).

לעומת זאת, עבור הטלפון הטעון באמצעות טעינה אינדוקטיבית מיושרת, הטמפרטורה הגיעה לשיא של 30.5 מעלות צלזיוס (86.9 מעלות צלזיוס) אך הופחתה בהדרגה במחצית השנייה של תקופת הטעינה. זה דומה לטמפרטורה הממוצעת המקסימלית שנצפתה במהלך טעינה אינדוקטיבית שלא מיושרה.

במקרה של טעינה אינדוקטיבית שלא מיושרה, טמפרטורת השיא הייתה בעוצמה דומה (30.5 מעלות צלזיוס (86.9 מעלות צלזיוס)) אך טמפרטורה זו הושגה מוקדם יותר ונמשכה הרבה יותר זמן ברמה זו (125 דקות לעומת 55 דקות לטעינה מיושרת כהלכה) .

ללא קשר למצב הטעינה, הקצה הימני של הטלפון הראה קצב עלייה גבוה יותר בטמפרטורה מאשר באזורים אחרים בטלפון ונשאר גבוה יותר לאורך כל תהליך הטעינה. סריקת CT של הטלפון הראתה כי נקודה חמה זו נמצאת במקום האם.

ראוי לציון גם העובדה שכוח הקלט המרבי לבסיס הטעינה היה גדול יותר במבחן בו הטלפון לא היה מיושר (11 וואט) מאשר הטלפון המיושר היטב (i watts). הסיבה לכך היא שמערכת הטעינה מגדילה את עוצמת המשדר תחת כיוונון מוטעה על מנת לשמור על עוצמת כניסת היעד למכשיר.

הטמפרטורה הממוצעת המקסימלית של בסיס הטעינה בזמן טעינה תחת כיוונון מוטעה הגיעה ל -35.3 מעלות צלזיוס (95.54 מעלות צלזיוס), הגבוהה בשתי מעלות מהחוקרים שגילו החוקרים בעת יישור הטלפון, שהשיגה 33 מעלות צלזיוס (91.4 מעלות צלזיוס). זה סימפטומטי להידרדרות ביעילות המערכת, עם ייצור חום נוסף המיוחס להפסדי אלקטרוניקה חשמל וזרמי אדי.

החוקרים מציינים כי גישות עתידיות לתכנון טעינה אינדוקטיבי יכולות להפחית את הפסדי ההעברה הללו, ובכך להפחית את החימום, באמצעות סלילים דקים במיוחד, תדרים גבוהים יותר ואלקטרוניקת כונן מותאמת כדי לספק מטענים ומקלטים קומפקטיים ויעילים יותר וניתנים לשילוב בנייד מכשירים או סוללות בשינוי מינימלי.

לסיכום, צוות המחקר מצא כי טעינה אינדוקטיבית, אמנם נוחה, אך ככל הנראה תוביל להפחתת חיי סוללת הטלפון הנייד. עבור משתמשים רבים, השפלה זו עשויה להיות מחיר מקובל לנוחות הטעינה, אך עבור אלו המעוניינים להפיק את אורך החיים הארוך ביותר מהטלפון שלהם, עדיין מומלץ לטעון בכבלים.

מקור: אוניברסיטת וורוויק