【分享】充电保护的幕后功臣--JEITA规范

看到越来越多的产业向回答，但我还是更喜欢去探究一下技术向的问题。所以准备不定期的分享一些自己学习到的数码背后的技术，也希望我的“砖”能引来大佬的“玉”，让我增长更多见闻。

今天就来分享一个关于电池的知识。

电池是电子设备中常见的元器件。它很不起眼，不参与内容交互；它也很重要，影响着设备续航。而更重要的是，作为一个频繁进行着能量转换的元件，电池安全问题不容忽视。

前段时间某家电池好像又出事了（狗头）所以想就这个热度，来讲一讲与电池充电息息相关的安全规范--JEITA。

还很萌新，如果有错漏之处希望可以有大佬指出，我会及时修正。谢谢！

JEITA（Japan Electronics and Information Technology Industries Association），日本电子信息技术产业协会，为了提高锂离子电池充电的安全性，JEITA和日本电池协会于2007年4月20日发布了新的安全指南。他们的指导方针着重强调了在某些低温和高温范围内避免高充电电流和高充电电压的重要性。^[1]

时至今日，锂电池充电领域大多遵循了JEITA标准，JEITA成为了充电规范的一个代名词。

上图是Ti说明文档里的一张原理图，展示了笔记本电脑应用的锂离子电池充电JEITA规范，默认设置的温度档位是四档：从T1到T4。我就借此来说明了。

不只是笔记本电脑上，常见的移动设备比如手机，上游厂商MTK、Qcom的对于充电的默认标准也是遵循Jeita标准制定的。当然，终端公司可以在JEITA的基础上划分更小粒度，温度档位可以由工程师再进行调节，达到自己更细化、更严格的安全标准。

这些温度阈值可以由厂商自行更改，这点各有各的不同，暂且不表。

按照上图中的设计为例，我们将T1定为0℃，T2定为10℃，T3定为45℃，T4定为60℃。那么，四档温度将温度域划分为了5部分--Cold（<0℃）、Cool（0~10℃）、Good（10~45℃）、Warm（45~60℃）、Hot（>60℃）

//当然，这仅仅是举例的设计，厂商完全可以设置更小的温升区间。

根据JEITA的说法，锂离子电池的问题主要出现在高充电电压和高电池温度下。过高的满电电压可能导致电池鼓包；过高的和过低的温度以大电流充电会加剧电池损耗。

所以在电池状态最佳的Good温度区间，可以采用电池规格书中的最大的电流来进行充电，火力全开；

而在稍高低温环境-Cool/Warm区间中，需要适当降低充电电流，以保证充电安全和降低电池损耗。

而一旦到达Cold/Hot的区间，此时说明电池环境已经非常极端，所以需要断开充电。

这些就是上图中的蓝线部分的意义。

Jeita机制还负责调整电池满电电压。在高温情况下，锂离子更加活跃，此时如果充电至常温一样的电压的话，可能会造成电池鼓包，甚至严重时爆炸。

所以为了保证安全，Jeita机制限制了Warm温度区间的满电电压，使手机高温充电报满时冲的不是那么“饱和”，从而增加安全性。如上图中，Good区间最多可以冲至4.25V，而在Warm区间则只能充至4.2V。

这就是上图中的红线部分的意义。

上面提到的是软件Jeita的部分，实际上还有硬件Jeita，如果温度高到电池厂商设置的上限，硬件电路会直接切断从而停充，以保护电池。

对于充电功率门限设置，电池厂家会有一本从天而降的掌法……不对，电池规格书，给到终端厂商，通常会记录有不同温度区间的最大电流。终端厂商可以在规格允许范围内自行调节。有兴趣的人可以翻翻电池厂的规格书，类似这样的：ICR18650NH-2200电池spec.pdf

前面说到的都是温度对充电功率的正影响，而其实反过来，调节充电功率之后，温度自然也会发生变化。

而现在快充技术和手机处理器能力的不断提升，都带来了手机端发热的加重，越重载，越发热；越高功率（主要是大电流），越发热。而如果我们在温度升到门限时降低了充电功率，自然就可以降低发热，从而使手机温度下降了。这样升升降降，就建立一个动态平衡的过程。（其实温升策略远不止此，Jeita只是与电池相关的一套标准，更多的温升策略其实是和Thermal调节有关，有时间我会尝试写写）

Jeita是建立温度和充电功率的关系，自然需要检测温度了。电子设备里是如何监控温度的呢？

其实，现在很多电池都是自带热敏电阻（PTC/NTC）的，可以实现温度与电阻值的转换。（PTC/NTC，热敏电阻，温度和电阻一个成正比，一个成反比。）

红框框住的部分就是电池保护板，在整条电池FPC排线上有一段硬质的部分，上面就有NTC电阻。

在代码中配置好NTC温度-电阻对应表，即可正确识别电池温度。

我们平时可以通过什么来查看电池温度呢？

首先最简单的很多温度检测的软件就可以读到电池温度，比如Aida64啦3C Toolbox

如果你想自己动手丰衣足食的，可以试试adb指令。

打开开发者选项里的USB调试，连接电脑，输入

adb shell dumpsys battery

就可以查看到电池信息啦。

Current Battery Service state:
  AC powered: true
  USB powered: true
  Wireless powered: false
  Max charging current: 500000
  Max charging voltage: 5000000
  Charge counter: 1693629
  status: 2
  health: 2
  present: true
  level: 76 //这里是电量
  scale: 100
  voltage: 4047 //这里是电池电压
  temperature: 300 //这里是电池温度，因为量纲的关系其实对应的是30℃
  technology: Li-ion

读取电池温度的地方也不止这一处，不过就不展开了。

Jeita是为保护电池而设立的标准，那么它带来了什么？

好处还是很明显的：

1. 相比Jeita出现前宽泛的充电策略，设置多档位电流电压控制的Jeita规范更智能，更合理；
2. 在高低温极端环境下减小充电功率可以降低电池损耗，提高电池寿命；

虽然Jeita本身思路是好的，但如果厂商的Jeita设计过于保守，频繁触发最严的限流，可能导致充电时间的大幅延长（当然也可以说，安全？）

如果设计的比较粗放，瞬时的充电功率是上去了，但温升也同样更快，计算平均充电电流反而可能更小。是希望冲到50、60%更快，还是整体充电时间更短，还是采购高规格的电芯来个“我全都要”呢？这个点就是需要厂商来把握了。

究竟如何寻找一个合适的Jeita界限，就需要通过实验来制定一个合理的标准了。

好了，以上就是我对于Jeita机制的一些理解了，希望也让各位有所收获。

Ps：三星电池爆炸和Jeita应该没什么关系...其实通常都是硬件设计出现了bug...嗯我就是在蹭热度...