Bateria nagrzewa się podczas ładowania: przyczyny, bezpieczne limity i praktyczne rozwiązania

Telefon, który stał na ładowarce przez dwadzieścia minut, jest ciepły w dłoni i w pierwszej chwili pojawia się pytanie, czy coś jest nie tak. Zazwyczaj nic nie jest. Ładowanie jest procesem egzotermicznym: zamiana prądu przemiennego wypływającego ze ściany na prąd stały o niskim napięciu potrzebny akumulatorowi, a następnie przepychanie jonów litu z jednej elektrody na drugą, jako produkt uboczny uwalniane jest ciepło.

Wniosek pierwszy: temperatury powierzchni wynoszące około 30°C do 40°C (86°F do 104°F) podczas ładowania są normalne, a szybkie ładowanie może spowodować podniesienie temperatury akumulatora do około 45°C (113°F), zanim kontroler ładowania celowo zwolni. Ciepło, które staje się bolesne do utrzymania, wzrasta po pierwszym półgodzinie lub pojawia się wraz z spuchniętą obudową, zapachem chemicznym lub gorącym złączem, gdy akumulator jest zimny, wskazuje na usterkę, a nie na normalne straty.

Ile ciepła jest właściwie normalne podczas ładowania?

Temperatura jest najbardziej użytecznym pojedynczym odczytem, ​​jaki można wykonać, ponieważ oddziela zwykłe straty od rozwijającej się awarii. Poniższe pasma odzwierciedlają typowe zachowanie telefonów, tabletów, laptopów i pakietów narzędzi litowo-jonowych; Dokładne wartości zależą od ogniwa, ładowarki i obudowy, dlatego należy je odczytywać jako zakresy, a nie stałe limity.

Dlaczego bateria nagrzewa się podczas ładowania

Ciepło musi skądś pochodzić, a obwód ładowania oferuje tylko kilka miejsc, w których może ono pochodzić. Przejrzenie ich po kolei jest szybsze niż zgadywanie.

• Straty konwersyjne. Ładowarka przekształca prąd przemienny w prąd stały, a urządzenie ponownie przetwarza go na napięcie potrzebne ogniwu. Każdy stopień traci około 10–20 procent w postaci ciepła, które pojawia się w zasilaczu, kablu i akumulatorze.
• Prąd ładowania. Ogrzewanie rezystancyjne rośnie wraz z kwadratem prądu. Podwojenie prądu ładowania zwiększa mniej więcej czterokrotnie ilość ciepła wytwarzanego wewnątrz ogniwa i okablowania, dlatego też ładowanie 65 W nagrzewa telefon znacznie bardziej niż ładowanie nocne 5 W.
• Starzenie się komórek. Po około 500 pełnych cyklach ogniwo zwykle zachowuje 80 procent swojej pojemności, a opór wewnętrzny wzrasta. Ten sam prąd wytwarza teraz więcej ciepła niż wtedy, gdy pakiet był nowy.
• Temperatura otoczenia i przepływ powietrza. Urządzenie ładujące się pod poduszką, w zamkniętej obudowie czy na desce rozdzielczej samochodu nie ma gdzie odprowadzać ciepła. Samo ładowanie w pomieszczeniu o temperaturze 35°C może zwiększyć temperaturę o kilka stopni.
• Rezystancja kabla i złącza. Cienkie, długie lub zużyte kable, uszkodzone wtyczki i skorodowane styki gniazd zwiększają opór na zewnątrz akumulatora. Ciepło pojawia się na wtyczce, a nie na ogniwie.
• Umiejscowienie ładowarki. Adapter zakopany pod miękkimi meblami lub ułożony w zamkniętej szufladzie nie jest w stanie rozproszyć własnych strat i przekazuje ciepło dalej.
• Ładuj podczas ładowania. Nawigacja, wideo i gry dodają ciepło rozładowania procesora do ciepła ładowania.
• Strona podażowa. Przeciążone listwy zasilające, częściowo zwinięte przedłużacze i luźne styki w gniazdach mają swój udział, który łatwo przeoczyć.

Co wpływa po stronie gniazdka i listwy zasilającej

Większość porad dotyczących gorącej baterii dotyczy telefonu. W praktyce znaczna część przypadków przegrzania ma swoje źródło w gniazdku, przedłużaczu lub listwie, do której podłączona jest ładowarka. Najczęstszym winowajcą jest rezystancja styku. Gniazdo, które luźno chwyta wtyczkę, przepuszcza prąd przez mniejszą powierzchnię styku, a obszar ten zachowuje się jak element grzejny: korpus wtyczki nagrzewa się zauważalnie w ciągu kilku minut, podczas gdy akumulator pozostaje chłodny. Jeśli wtyczka jest cieplejsza niż telefon, problem leży po stronie zasilania.

Ochrona przed przeciążeniem ma znaczenie z tego samego powodu na większą skalę. Listwa o natężeniu 16 A, która ma jednocześnie zasilać grzejnik, zasilacz do laptopa i ładowarkę do telefonu, będzie się nagrzewać bardziej niż powinna, a listwa z odpowiednim wyłącznikiem zabezpieczającym przed przeciążeniem lub wyłącznikiem termicznym otworzy obwód, zanim temperatura obudowy stanie się zagrożeniem. Obudowy formowane z poliwęglanu są lepszym wyborem w ciepłych środowiskach ze względu na materiał zachowuje swoją wytrzymałość mechaniczną i właściwości zmniejszające palność w wyższych temperaturach niż wiele alternatyw stosowanych w tanich taśmach.

Cable3G 4-gniazdowa listwa zasilająca UE z zabezpieczeniem przed przeciążeniem Cztery gniazda UE o napięciu 16 A/220–250 V z wyłącznikiem zabezpieczającym przed przeciążeniem, elementami wewnętrznymi w całości wykonanymi z miedzi i ognioodporną obudową komputera do dystrybucji energii w gospodarstwie domowym. Zobacz produkt →

Listwy z portami USB dodają drugie źródło ciepła. Przetwornica AC-DC wewnątrz listwy pracuje w sposób ciągły i samoczynnie się nagrzewa; gdy listwa z czterema gniazdami i dwoma portami USB jest obciążona w stopniu zbliżonym do wartości znamionowej, wewnętrzne ciepło ucieka przez tę samą obudowę. Pozostawienie wolnej przestrzeni wokół listwy i unikanie łączenia jej szeregowo za meblami sprawia, że ​​konwerter pozostaje w oknie projektowym.

Bębny kablowe są przedmiotem najczęściej niewłaściwie używanym w tym kontekście. Całkowicie nawinięta szpula przenosząca duże obciążenie ładujące lub grzewcze nie jest w stanie rozproszyć ciepła ze zwiniętego przewodu, a wewnętrzne zwoje stają się coraz cieplejsze. Przed użyciem całkowicie rozwiń kabel, przestrzegaj wartości znamionowej prądu szpuli i upewnij się, że połączenie z masą jest nienaruszone, gdy szpula zasila sprzęt zewnętrzny.

Bęben kablowy o długości 10 m, zgodny ze standardem UE, z zabezpieczeniem przed przeciążeniem Bęben kablowy o długości 10 m, prąd znamionowy 16 A/220-250 V, z ognioodporną powłoką PP, rdzeniem w całości miedzianym i wyłącznikiem zabezpieczającym przed przeciążeniem do użytku wewnątrz i na zewnątrz. Zobacz produkt →

Znaki ostrzegawcze, które oznaczają, że należy teraz przerwać ładowanie

Ciepło to nie to samo, co niebezpieczeństwo, ale warto zareagować na kilka konkretnych sygnałów, zamiast je monitorować.

Praktyczne sposoby na obniżenie temperatury ładowania

1. Ładuj na twardej, otwartej powierzchni, takiej jak biurko lub półka, nigdy na pościeli, tapicerce lub papierze.
2. Podczas szybkiego ładowania zdejmij grube lub izolowane obudowy, aby pakiet mógł emitować ciepło.
3. Dopasuj adapter do urządzenia. Ładowarka o wartości znamionowej znacznie przekraczającej moc wejściową urządzenia wypycha prąd, który obwód ładowania musi rozproszyć.
4. Użyj kabla przystosowanego do prądu i wymień kabel, którego wtyczka uległa odbarwieniu lub jest luźna.
5. Unikaj ładowania w bezpośrednim świetle słonecznym, w zaparkowanym pojeździe lub obok grzejnika.
6. Intensywne użytkowanie, takie jak nawigacja i gry, należy kontynuować po zakończeniu ładowania, a nie w jego trakcie.
7. Zarezerwuj ładowanie w nocy na adapter o niskiej mocy, a nie na szybką ładowarkę.
8. Sprawdź temperaturę korpusu wtyczki, nie tylko akumulatora; Ciepła wtyczka zwykle oznacza problem z gniazdkiem lub kablem.

Co kupujący powinni sprawdzić w sprzęcie ładującym

W przypadku dystrybutorów i producentów sprzętu, którzy wybierają listwy zasilające, przedłużacze lub szpule wraz z ładowarkami, kilka mierzalnych punktów decyduje o tym, czy sprzęt będzie działał dobrze przez lata użytkowania. Prąd znamionowy musi przekraczać realistyczne podłączone obciążenie, a nie tabliczkę znamionową pojedynczego adaptera. Zespoły styków powinny wykorzystywać odpowiedni stop miedzi o wystarczającej sile wciskania i trwałości cyklu, aby uniknąć opisanego powyżej stanu luźnego chwytu. Materiał obudowy powinien być odporny na ciepło i trudnopalny, a produkt powinien spełniać normy odpowiednie dla rynku docelowego, takie jak GB2099.1 i GB1002 dla Chin lub odpowiednie konfiguracje europejskie i koreańskie na eksport.

System jakości dostawcy jest częścią historii termicznej. Producenci pracujący zgodnie z normą ISO 9001, dysponujący własnymi możliwościami projektowania, mogą dostosować geometrię styków, grubość ścianki i klasę materiału, gdy aplikacja klienta się nagrzeje, zamiast oferować jedynie warianty katalogowe. Testy wzrostu temperatury przy obciążeniu znamionowym, udokumentowane materiały styków i jasna specyfikacja zabezpieczenia przed przeciążeniem to uzasadnione elementy, o które należy poprosić przed złożeniem zamówienia. The zasięg listwy zasilającej uwzględnienie tych parametrów jest praktycznym punktem wyjścia dla większości zastosowań związanych z ładowaniem.

W większości przypadków akumulator, który nagrzewa się podczas ładowania, po prostu spełnia wymagania fizyki, a ciepło utrzymuje się w normalnym zakresie, gdy prąd ładowania spada pod koniec cyklu. Warto wyrobić w sobie nawyk sprawdzania temperatur w dwóch miejscach, akumulatora i wtyczki, i traktowanie trendu jako sygnału. Rosnące ciepło przy chłodnej wtyczce to rozmowa na temat ogniwa lub ładowarki; gorąca wtyczka z chłodną baterią to gniazdo, kabel lub listwa i zwykle jest to tańsze rozwiązanie.