Comment charger sans fil peut endommager la batterie de votre téléphone

Comment charger sans fil peut endommager la batterie de votre téléphone

La charge sans fil de votre téléphone, même si elle est très pratique, risque de réduire la durée de vie des appareils utilisant des batteries lithium-ion (LIB) typiques, rapportent des chercheurs.

Les consommateurs et les fabricants ont manifesté de plus en plus d'intérêt pour cette technologie de charge pratique, appelée charge inductive, qui consiste à abandonner la manipulation de fiches et de câbles au profit de la configuration du téléphone directement sur une base de charge.

La normalisation des stations de chargement et l'inclusion de bobines de charge inductives dans de nombreux nouveaux smartphones ont conduit à une adoption de plus en plus rapide de la technologie. Dans 2017, les modèles automobiles 15 ont annoncé l'inclusion de consoles dans les véhicules pour le chargement par induction d'appareils électroniques grand public, tels que les smartphones - et à une échelle beaucoup plus grande, beaucoup le envisagent pour le chargement de batteries de véhicules électriques.

Problèmes de chargement sans fil

La charge inductive permet à une source d’énergie de transmettre de l’énergie à travers un entrefer, sans utiliser de fil de connexion, mais l’un des principaux problèmes de ce mode de charge est la quantité de chaleur indésirable et potentiellement dommageable qu’elle peut générer.

Tout système de charge inductif génère plusieurs sources de chaleur, à la fois dans le chargeur et dans le chargement de l'appareil. le fait que l'appareil et la base de charge soient en contact physique étroit aggrave ce réchauffement supplémentaire. Une simple conduction thermique et une convection peuvent transférer toute la chaleur générée dans un appareil vers un autre.

Dans un smartphone, la bobine réceptrice d’alimentation est proche de la façade arrière du téléphone (généralement non conductrice de l’électricité) et les contraintes d’emballage imposent de placer la batterie et l’électronique de puissance du téléphone à proximité, avec des possibilités limitées de dissiper la chaleur générée dans le téléphone. le téléphone ou protégez-le de la chaleur générée par le chargeur.

Il a été bien établi que les batteries vieillissent plus rapidement lorsqu'elles sont stockées à des températures élevées et que l'exposition à des températures plus élevées peut donc influer de manière significative sur l'état de santé des batteries au cours de leur vie utile.


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La règle de base (ou plus techniquement l'équation d'Arrhenuis) est que pour la plupart des réactions chimiques, la vitesse de réaction double avec chaque élévation de température 10 ° C (18 ° F). Dans une batterie, les réactions qui peuvent se produire comprennent le taux de croissance accéléré de films de passivation (un mince revêtement inerte rendant la surface inférieure inactive) sur les électrodes de la cellule. Cela se produit par le biais de réactions d'oxydo-réduction des cellules, qui augmentent de manière irréversible la résistance interne de la cellule, entraînant une dégradation des performances et un échec. Une batterie lithium-ion résidant au-dessus de 30 ° C (86 ° F) est généralement considérée comme étant à une température élevée, exposant ainsi la batterie à un risque de réduction de sa durée de vie.

Les fabricants de batteries ont également indiqué dans leurs directives que la plage de température de fonctionnement supérieure de leurs produits ne devait pas dépasser la plage 50 − 60 ° C (122 − 140 ° F) afin d’éviter la génération de gaz et une défaillance catastrophique.

Ces faits ont conduit les chercheurs à effectuer des expériences comparant les élévations de température lors du chargement normal de batteries par fil avec le chargement inductif. Cependant, les chercheurs étaient encore plus intéressés par la charge inductive lorsque le consommateur alignait mal le téléphone sur la base de charge. Pour compenser le mauvais alignement du téléphone et du chargeur, les systèmes de charge inductive augmentent généralement la puissance de l'émetteur et / ou ajustent leur fréquence de fonctionnement, ce qui entraîne de nouvelles pertes d'efficacité et augmente la production de chaleur.

Ce défaut d’alignement peut être très fréquent, car la position réelle de l’antenne de réception dans le téléphone n’est pas toujours intuitive ni évidente pour le consommateur qui utilise le téléphone. L’équipe de recherche a donc également testé le chargement des téléphones avec un désalignement délibéré des bobines de l’émetteur et du récepteur.

Comparer les méthodes de charge

Les chercheurs ont testé les trois méthodes de charge (fil, inductance alignée et inductive mal alignée) avec charge simultanée et imagerie thermique au fil du temps afin de générer des cartes de température permettant de quantifier les effets de la chaleur.

Dans le cas d'un téléphone chargé avec une alimentation secteur conventionnelle, la température moyenne maximale atteinte dans les heures 3 de la charge ne dépassait pas 27 ° C (80.6 ° F).

En revanche, pour le téléphone chargé par une charge inductive alignée, la température a atteint un pic à 30.5 ° C (86.9 ° F), mais a été réduite progressivement pendant la dernière moitié de la période de charge. Ceci est similaire à la température moyenne maximale observée lors d'une charge inductive mal alignée.

Dans le cas d'une charge inductive mal alignée, la température de pointe était de magnitude similaire (30.5 ° C (86.9 ° F)) mais cette température a été atteinte plus tôt et a persisté beaucoup plus longtemps à ce niveau (minutes 125 par rapport à 55 pour une charge correctement alignée) .

Quel que soit le mode de chargement, le bord droit du téléphone affiche un taux d’augmentation de la température plus élevé que les autres zones du téléphone et reste élevé tout au long du processus de chargement. Une tomodensitométrie du téléphone a montré que ce point d'accès est l'emplacement de la carte mère.

Il convient également de noter que la puissance d'entrée maximale vers la base de charge était supérieure lors du test lorsque le téléphone était mal aligné (11 watts) par rapport au téléphone bien aligné (i watts). Cela est dû au fait que le système de charge a augmenté la puissance de l'émetteur lors d'un désalignement afin de maintenir la puissance d'entrée cible de l'appareil.

La température moyenne maximale de la base de chargement pendant le chargement avec désalignement a atteint 35.3 ° C (95.54 ° F), soit deux degrés plus élevée que la température détectée par les chercheurs lorsque le téléphone était aligné, ce qui a permis d'atteindre 33 ° C (91.4 ° F). Ceci est symptomatique de la dégradation de l'efficacité du système, avec une production de chaleur supplémentaire imputable aux pertes de l'électronique de puissance et aux courants de Foucault.

Les chercheurs soulignent que les futures approches en matière de conception de charge inductive peuvent réduire ces pertes de transfert, et donc le chauffage, en utilisant des bobines ultra-minces, des fréquences plus élevées et une électronique de commande optimisée afin de fournir des chargeurs et des récepteurs compacts et plus efficaces, pouvant être intégrés aux systèmes mobiles. appareils ou batteries avec peu de changement.

En conclusion, l'équipe de recherche a constaté que la charge inductive, bien que pratique, conduira probablement à une réduction de la durée de vie de la batterie du téléphone portable. Pour de nombreux utilisateurs, cette dégradation peut constituer un prix acceptable pour la commodité du chargement, mais pour ceux qui souhaitent profiter de la plus longue durée de vie de leur téléphone, le chargement par câble est toujours recommandé.

La source: Université de Warwick

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