الشحن السريع Fast charging
الشحن السريع Fast charging من التقنيات الحديثة في تلبية حاجات المستخدمين للهواتف الذكية Smart phones لاختصار الوقت مع الاحتفاظ بجودة الخدمة والمنتج، وهذا مصب تركيز أغلب الشركات الصانعة لتلك الأجهزة، التى تتنافس على تلبية رغبات الزبائن وتسعى جاهدة في كسب رضاهم وثقتهم ليصار إلى بناء اسم لتلك الشركات في الأسواق العالمية..
كما هو معلوم أن بطاريات الهواتف تُصنع من الليثيوم، وتكون عبارة عن عدة طبقات بحيث تشكل في النهاية القطبين الموجب والسالب للبطارية، وهذا النوع من البطاريات يحتاج إلى تقنية شحن خاصة حتى نحصل على نسبة شحن %100 مع إطالة عمر البطارية قدر المستطاع وتجنب الوصول لمرحلة الانتفاخ أو الانفجار.
كمثال على الطريقة التقليدية وغير الأمنة في الشحن: البطاريات الكبيرة كبطارية السيارة، يتم تسليط جهد ثابت على أقطاب البطارية بحدود 14.2 فولط أو أكثر قليلا طول فترة الشحن.
في حال كانت البطارية فارغة، في البداية سوف تسحب البطارية أمبير كبير يقارب القيمة الأسمية لأمبير الشاحن 10A 15A 20A أي على قدر استطاعة الشاحن سوف يتم تمرير أمبير في بلاكات البطارية، وهذا أشبه بعملية صهر للمكونات الداخلية للبطارية لكن بعد مرور فترة قصيرة يبدأ سحب الأمبير يتناقص تدريجاً حتى وصول جهد البطارية إلى فولط قريب جدا من فولط الشاحن.
عندما يتقارب فولط البطارية من فولط الشاحن، وهذا أشبه بنقل الماء بين خزاني ماء متماثلين عن طريق خرطوم، فعند تعادل المستويين، يُصبح تدفق الماء بين الخزانين يساوي الصفر.
عند الشحن الكامل يصبح التيار يساوي قيمة الصفر والجهد عمليا يساوي قيمة جهد الشاحن، لكن نظريا يبقى جهد الشاحن أعلى من جهد البطارية.
أنظمة الشحن لبطاريات الليثيوم
تتعدد أنظمة شحن بطاريات الليثيوم باعتبارها تحتاج إلى نظام شحن خاص يراعي التركيب الداخلي لتلك البطاريات وكذلك الأمان والجودة وعمر البطارية.
النظام التقليدي
يعتمد هذا النظام على تقسيم فترة الشحن إلى قسمين أساسين بالاعتماد على عدة تجارب أجريت على البطاريات ومراقبة منحنيات التيار والجهد التي تمر بها عملية الشحن.
المرحلة الأولى من %0 إلى %80
تكون البطارية في هذه المرحلة متعطّشة للإلكترونات وتسحب أمبير عالي، مما ينتج عنه حرارة عالية للبطارية نظرا للطاقة المستجرّة لداخل البطارية High power charge ، وتكون هذه المرحلة ذات زمن قصير وملحوظ.
المرحلة الثانية من %80 إلى %100
الطلب على الإلكترونات ينخفض في هذه المرحلة أي سحب أمبير أقل من المرحلة السابقة، وكنتيجة لذلك تنخفض الحرارة للبطارية نظرا لانخفاض الطاقة المطلوبة وتسمى هذ المرحلة Trickle charge أي اندفاع الإلكترونات لداخل البطارية بطيء ويشبه عملية تقطير نظرا لزيادة مقاومة البطارية لاستقبال المزيد من التيار إلى داخلها.
ولا بد من الإشارة إلى أن البطارية تحتوي على أيسيات في داخلها لتمرير التيار عند الشحن وقطعه عند الشحن التام، اي تعمل على مراقبة بسيطة وليست ذكية لكمية التيار المتدفق
نظام الشحن السريع
كانت قمية الطاقة الخارجة من الشاحن في الأنظمة القديمة ثابتة، فالفولط كان 5v أما التيار فيتراوح من 0.5A حتى 2A ، أي الباور يتراوح من 2.5 واط حتى 10 واط بشكل ثابت.
في نظام الشحن السريع أصبح الأمر مختلف من حيث قيمة التيار والفولط مما نتج عنه عدة أجيال من نُظم الشحن السريع وفقا للباور الداخل إلى البطارية وتقسيم فترة الشحن،
الجيل الأول
تم تقسيم فترة الشحن الكلية للبطارية إلى مرحلتين، الأولى تبدأ من %0 إلى %50، والمرحلة الثانية تبدأ من %50 إلى %100 بحيث تكون المرحلة الأولى مرحلة سحب الأمبير العالي والحرارة العالية للبطارية وعند الوصول إلى %50 من نسبة الشحن يقوم الشاحن بتخفيف الطاقة المسحوبة لداخل البطارية وفقا لقيمة مقاومة البطارية التي تتغير مع ارتفاع التيار المخزن فيها،
الطاقة المزودة للبطارية تتراوح من 0 إلى 15 واط بأمبير متغير وفقا لقيمة الجهد المطلوب، ففي البداية يصلب الفولط إلى 9v والأمبير إلى 1.67A بحيث يكون الإجمالي للطاقة 15 واط .
الجيل الثاني
شبيه بتفاصيل الجيل الأول، لكن بفارق زيادة الطاقة المسحوبة في بداية الشحن فقد وصلت إلى إلى 20 واط والفولط المتاح تطبيقه وصل إلى 12 فولط أما الأمبير عند 12 فولط يصل إلى 1.67A
الجيل الثالث
تم تزويد الهاتف بأيسيات تقوم بالتخاطب مع الشاحن وتزيدوه بالطاقة المناسبة وفقا لنسبة الشحنة الموجودة في البطارية وكذلك لحرارة البطارية، أي عملية تغذية عكسية راجعة Feedback عن حالة البطارية طوال عملية الشحن.
يمكن أن تم تطبيق فولط يتراوح ما بين 3.2V إلى 20V وذلك تحت مراقبة الأيسيات الموجودة في الموبايل والتى تتخاطب مع اخرى موجودة في الشاحن
ماذا لو تم شحن هاتف لا يدعم الشحن السريع بشاحن Fast charger؟ هل سينفجر وكم مقدار الفولط الخارج من الشاحن في هذه الحالة؟
الجواب: لن يحدث شيء للهاتف، لأ الشاحن يبدأ بالتواصل مع الهاتف وفي حال لم يكن هناك أية تغذية عكسية بين الطرفين، يعود الشاحن للعمل على نظام 5v وأمبير يكون مكتوب على بيانات الشاحن عند 5v.
نلاحظ من الصورة أن قيمة الأمبير عند فولط 5 تكون 2 أمبير، في حال تم توصيل هذا الشاحن على موبايل لا يدعم الشحن السريع، فإن الشاحن يعمل على هذ الشروط
المراجع:
تعليقات
إرسال تعليق