Аккумулятор нагревается во время зарядки: причины, безопасные пределы и практические решения

Телефон, пролежавший на зарядке двадцать минут, становится теплым на вашей ладони, и первым инстинктом является задаться вопросом, что-то не так. Обычно ничего нет. Зарядка — это экзотермический процесс: преобразование переменного тока, идущего от стены, в постоянный ток низкого напряжения, необходимый аккумулятору, а затем перемещение ионов лития от одного электрода к другому, при этом в качестве побочного продукта выделяется тепло.

Первый вывод: температура поверхности примерно от 30°C до 40°C (от 86°F до 104°F) во время зарядки является обычной, а быстрая зарядка может поднять температуру аккумулятора примерно до 45°C (113°F), прежде чем контроллер заряда намеренно замедлит работу. Тепло, которое становится больно удерживать, продолжает расти после первых получаса или появляется вместе с вздутым корпусом, химическим запахом или горячим разъемом, когда батарея остыла, указывает на неисправность, а не на нормальные потери.

Сколько тепла на самом деле является нормальным во время зарядки?

Температура — наиболее полезный показатель, который вы можете получить, поскольку он отделяет обычные потери от развивающегося отказа. Приведенные ниже полосы отражают типичное поведение литий-ионных телефонов, планшетов, ноутбуков и наборов инструментов; Точные цифры зависят от аккумулятора, зарядного устройства и корпуса, поэтому воспринимайте их как диапазоны, а не как фиксированные пределы.

Почему аккумулятор нагревается во время зарядки

Тепло должно откуда-то исходить, а схема зарядки предлагает лишь несколько мест для его возникновения. Прорабатывать их по порядку быстрее, чем гадать.

• Конверсионные потери. Зарядное устройство преобразует переменный ток в постоянный, а устройство снова преобразует его в напряжение, необходимое аккумулятору. Каждый этап теряет примерно от 10 до 20 процентов тепла, которое выделяется в адаптере, кабеле и аккумуляторе.
• Зарядный ток. Резистивный нагрев возрастает пропорционально квадрату тока. Удвоение тока заряда примерно в четыре раза увеличивает количество тепла, выделяемого внутри аккумулятора и проводки, поэтому заряд мощностью 65 Вт нагревает телефон гораздо сильнее, чем ночной заряд мощностью 5 Вт.
• Стареющие клетки. После примерно 500 полных циклов ячейка обычно сохраняет 80 процентов своей емкости, а внутреннее сопротивление растет. Тот же ток теперь производит больше тепла, чем когда аккумулятор был новым.
• Температура окружающей среды и поток воздуха. Заряжающемуся устройству под подушкой, внутри закрытого чехла или на приборной панели автомобиля некуда отводить тепло. Зарядка в помещении с температурой 35°C сама по себе может повысить температуру на несколько градусов.
• Сопротивление кабеля и разъема. Тонкие, длинные или изношенные кабели, поврежденные вилки и корродированные контакты розетки увеличивают сопротивление за пределами аккумулятора. Это тепло проявляется в вилке, а не в элементе.
• Размещение зарядного устройства. Адаптер, закопанный под мягкой мебелью или сложенный в закрытый ящик, не может рассеивать собственные потери и передает это тепло дальше.
• Нагружайте во время зарядки. Навигация, видео и игры добавляют тепло, выделяемое процессором, поверх тепла, выделяемого при зарядке.
• Сторона предложения. Перегруженные удлинители, частично намотанные удлинители и незакрепленные контакты в розетках вносят свою лепту, которую легко не заметить.

Какой вклад вносят стороны розетки и удлинителя

Большинство советов по поводу горячего аккумулятора касаются телефона. На практике значительная часть случаев перегрева связана с розеткой, удлинителем или полосой, к которой подключено зарядное устройство. Контактное сопротивление является обычной причиной. Розетка, которая свободно захватывает вилку, пропускает ток через меньшую площадь контакта, и эта область ведет себя как нагревательный элемент: корпус вилки заметно нагревается за считанные минуты, в то время как батарея остается холодной. Если вилка горячее телефона, проблема в восходящем направлении.

Защита от перегрузки важна по той же причине и в более широком масштабе. Лента с номиналом 16 А, которую одновременно запитывают нагреватель, адаптер ноутбука и зарядное устройство для телефона, будет нагреваться теплее, чем должна, а полоса с соответствующим выключателем защиты от перегрузки или термовыключателем разомкнет цепь до того, как температура корпуса станет опасной. Корпуса, отлитые из поликарбоната, являются лучшим выбором для теплых помещений, поскольку материал сохраняет свою механическую прочность и огнестойкость при более высоких температурах чем многие альтернативы, используемые в недорогих полосках.

Удлинитель стандарта ЕС Cable3G на 4 розетки с защитой от перегрузки Четыре розетки европейского стандарта на 16 А/220–250 В с выключателем защиты от перегрузки, полностью медными внутренними компонентами и огнестойким корпусом из ПК для распределения электроэнергии в доме. Просмотреть продукт →

Полоски с USB-портами добавляют второй источник тепла. Преобразователь переменного тока в постоянный внутри ленты работает постоянно и греется самостоятельно; когда полоса с четырьмя розетками и двумя портами USB загружена близко к ее номиналу, внутреннее тепло уходит через тот же корпус. Оставляя свободное пространство вокруг полосы и избегая ее шлейфового подключения за мебелью, преобразователь остается внутри своего дизайнерского окна.

Кабельные барабаны в этом контексте чаще всего используются не по назначению. Полностью намотанная катушка, несущая тяжелую зарядную или нагревательную нагрузку, не может рассеивать тепло от намотанного проводника, и внутренние витки становятся все более горячими. Полностью размотайте кабель перед использованием, соблюдайте номинальный ток катушки и проверяйте целостность заземления всякий раз, когда катушка питает наружное оборудование.

Кабельная катушка стандарта ЕС длиной 10 м с защитой от перегрузки Десятиметровая катушка для кабеля ЕС, номинал 16 А/220–250 В, с огнестойкой полипропиленовой оболочкой, полностью медным сердечником и выключателем защиты от перегрузки для использования внутри и снаружи помещений. Просмотреть продукт →

Предупреждающие знаки, которые означают прекращение зарядки прямо сейчас

Тепло – это не то же самое, что опасность, но на некоторые конкретные сигналы стоит реагировать немедленно, а не отслеживать.

Практические способы снижения температуры зарядки

1. Заряжайте на твердой открытой поверхности, например на столе или полке, но ни в коем случае не на постельном белье, обивке или бумаге.
2. Во время быстрой зарядки снимайте толстые или изолированные чехлы, чтобы аккумулятор мог излучать тепло.
3. Подберите адаптер к устройству. Зарядное устройство с номиналом намного выше входного напряжения устройства пропускает ток, который цепь заряда должна рассеивать.
4. Используйте кабель, рассчитанный на силу тока, и замените любой кабель, вилка которого изменила цвет или ослабла.
5. Избегайте зарядки под прямыми солнечными лучами, в припаркованном автомобиле или рядом с радиатором.
6. Оставляйте интенсивное использование, например навигацию и игры, после зарядки, а не во время нее.
7. Зарезервируйте ночную зарядку для адаптера малой мощности, а не для быстрого зарядного устройства.
8. Проверьте температуру корпуса вилки, а не только аккумулятора; теплая вилка обычно означает проблему с розеткой или кабелем.

Что покупатели должны проверить при покупке зарядного оборудования

Для дистрибьюторов и производителей оборудования, определяющих удлинители, удлинители или катушки вместе с зарядными устройствами, несколько измеримых показателей определяют, будет ли оборудование охлаждаться в течение многих лет службы. Номинальный ток должен превышать реальную подключенную нагрузку, а не паспортную табличку отдельного адаптера. В контактных узлах следует использовать соответствующий медный сплав с достаточным усилием вставки и достаточным сроком службы, чтобы избежать описанного выше состояния ослабленного захвата. Материал корпуса должен быть термостойким, огнестойким, а продукт должен соответствовать стандартам, применимым к его целевому рынку, например GB2099.1 и GB1002 для Китая или соответствующим европейским и корейским конфигурациям для экспорта.

Система качества поставщика является частью термической истории. Производители, работающие в соответствии со стандартом ISO 9001 и обладающие собственными возможностями проектирования, могут корректировать геометрию контактов, толщину стенок и марку материала, когда приложение клиента становится горячим, вместо того, чтобы предлагать только варианты по каталогу. Перед заказом разумно запросить испытания на повышение температуры при номинальной нагрузке, документированные материалы контактов и четкие спецификации защиты от перегрузки. диапазон удлинителя охват этих параметров является практической отправной точкой для большинства приложений, связанных с зарядкой.

В большинстве случаев батарея, которая нагревается во время зарядки, просто выполняет то, что требует физика, и температура стабилизируется в пределах нормального диапазона, как только ток заряда падает в конце цикла. Стоит выработать привычку проверять температуру в двух местах: на аккумуляторе и вилке, и воспринимать тенденцию как сигнал. Повышение температуры при холодной вилке — это разговор о сотовом телефоне или зарядном устройстве; горячая вилка с прохладной батареей — это розетка, кабель или разветвитель, и обычно ее решить дешевле.