現如今,許多智慧手機都帶有快速充電功能,只是各大廠家起的名字有所不同。大多數裝置採用高通的快速充電標準進行快速充電,也有一些廠商已經採用了自己的快速充電技術,例如Oppo的VOOC充電(在Oneplus裝置中通常稱為閃充)和華為的超級快充。
快速充電的原理
快速充電的原理首先還是基於手機電池的工作原理。我們現在的手機電池,基本都是鋰離子聚合物電池。電池的正極部分是鈷酸鋰類的材料,電池的負極是類似吸水海綿的材料,比如石墨。然後再加入電解質,就組成了常用手機電池的結構。
當我們給手機充電,正極的電子就會向負極移動,同時,正極的鋰離子會穿過中間的絕緣隔膜,向負極移動,儲存在石墨端。當正極的鋰離子全部移動至負極,則電池的電量就充滿了。當我們停止充電,電池就開始放電過程,此時儲存在負極的鋰離子會移動到正極,當鋰離子全部移動至正極,那麼電池就沒電了。
這就是手機電池充放電的基本原理。
而手機充電的快慢,看的則是功率。功率越大,充電越快。而功率的大小,又取決於電壓和電流的大小:
功率(W) = 電流(A) * 電壓(V)
所以快充技術,就是想辦法增加電壓和電流,從而提高功率。一種方法是提高電壓,比如我們熟悉的高通、聯發科的快充就是屬於高壓快充,另一種方法則是加大電流,比如Oppo的閃充。
下面就分別介紹一下高通、Oppo、華為各自的快充技術。
高通快速充電(Qualcomm Quick Charge)
高通快速充電透過增加電壓實現快速充電,並增加總功率或功率。市場上有一系列快速充電標準,但Quick Charge 3.0在智慧手機中使用最為廣泛。
各版本的快速充電標準
充電速度
Quick Charge 4+聲稱可在充電5分鐘內提供5小時的電池續航時間。只需15分鐘即可充電50%。參考小米mi6採用的Quick Charge 3.0,電池可在30分鐘內充電55%,電池尺寸為3350 mAh。
Oppo 閃充(Oppo Dash Charge)
閃充是Oppo快充的另一個名稱,它是Oneplus的母公司Oppo的VOOC(電壓開環多步恆流充電)快速充電標準專利。
與高通快速充電不同,Oneplus透過增加電流幅度來實現快速充電。它的工作條件為5V / 4A,最大功率為20W。利用高電流值,電流在更高的水平上更均勻地分佈。透過專用晶片或微型控制器,可以控制提供給手機的電壓和電流。
Oppo VOOC閃充
不過,Oppo閃充僅在使用自帶的壁式充電器為Oneplus裝置充電時才有效,並且不適用於任何其他快速充電器。壁式充電器本身透過持續監控電池的充電水平來控制透過充電電纜到電池的電流。
Oneplus的閃充聲稱在短短30分鐘內就可以充電達到65%(參考裝置是具有3300 mAh電池的Oneplus 5T)。 與正常充電(5V / 1A)相比,它可以在1小時14分鐘內為裝置充電2%至100%。
華為超級快充(Huawei SuperCharge)
超級快充是華為的專有收費標準。超級快充相容牆壁和車載充電器,並且支援三種充電模式:5V / 2A,4.5V / 5A,5V / 4.5A。超級快充提供的最大功率為22.5W,大於閃充和高通的Quick Charge 3.0。
透過監控電池狀態和手機溫度自動切換這三種模式。 壁式充電器的內建晶片用於調節電壓和電流,消除了在手機內進行電壓調節時可能發生的發燙。
華為P30 Pro搭載的40W超級快充,30min快速充電70%
每個超級快充相容裝置都可以充分利用快速充電器,因為它的超級智慧協議可以根據連線到裝置的電纜和充電器智慧地在不同模式之間切換。它採用8層冷卻系統和特殊襯裡,使智慧手機比其他快速充電標準的溫度低5度。
華為未明確提及超級快充的充電估算,但部分評測人員完成了相關的充電測試。結果表明,3750 mAh的電池尺寸下,它可在1小時18分鐘內充電2%至100%(參考裝置華為Honor View 10)。
現有技術的亮點和缺陷
透過上面的介紹,可以看到,目前的快充技術的亮點,或者說快充技術不斷更新換代的關鍵,是充電速度。不管採用什麼充電標準,各大製造商的技術亮點均在於充電速度的提升和電池尺寸的縮小。此外,充電場景的普適性、充電裝置的相容性也成為一些製造商的技術亮點,從而成為手機充電功能的賣點。
但是,現有的快充技術也還是存在一定的缺陷的。比如高壓快充面臨著最高電壓值極難突破的問題,從而影響了充電速度的進一步提升;大功率充電帶來速度提升的同時,也會帶來極大的熱效應,導致手機發燙、手機內部元件壽命縮短等問題;快速充電仍然依賴有線裝置也在一定程度上限制了使用者體驗的進一步提升,因此也有很多製造商已經開始研發無線充電,將快速充電與無線充電相結合,更好地滿足使用者需求。
現如今,許多智慧手機都帶有快速充電功能,只是各大廠家起的名字有所不同。大多數裝置採用高通的快速充電標準進行快速充電,也有一些廠商已經採用了自己的快速充電技術,例如Oppo的VOOC充電(在Oneplus裝置中通常稱為閃充)和華為的超級快充。
快速充電的原理
快速充電的原理首先還是基於手機電池的工作原理。我們現在的手機電池,基本都是鋰離子聚合物電池。電池的正極部分是鈷酸鋰類的材料,電池的負極是類似吸水海綿的材料,比如石墨。然後再加入電解質,就組成了常用手機電池的結構。
當我們給手機充電,正極的電子就會向負極移動,同時,正極的鋰離子會穿過中間的絕緣隔膜,向負極移動,儲存在石墨端。當正極的鋰離子全部移動至負極,則電池的電量就充滿了。當我們停止充電,電池就開始放電過程,此時儲存在負極的鋰離子會移動到正極,當鋰離子全部移動至正極,那麼電池就沒電了。
這就是手機電池充放電的基本原理。
而手機充電的快慢,看的則是功率。功率越大,充電越快。而功率的大小,又取決於電壓和電流的大小:
功率(W) = 電流(A) * 電壓(V)
所以快充技術,就是想辦法增加電壓和電流,從而提高功率。一種方法是提高電壓,比如我們熟悉的高通、聯發科的快充就是屬於高壓快充,另一種方法則是加大電流,比如Oppo的閃充。
下面就分別介紹一下高通、Oppo、華為各自的快充技術。
高通快速充電(Qualcomm Quick Charge)
高通快速充電透過增加電壓實現快速充電,並增加總功率或功率。市場上有一系列快速充電標準,但Quick Charge 3.0在智慧手機中使用最為廣泛。
Quick Charge 1.0 以5V / 2A執行,最大功率為10W,可以比正常充電稍快一些。Quick Charge 2.0 以5V / 9V / 12V / 1.67A / 2A執行,最大功率為18W,可以更快地給你的裝置充電。Quick Charge 3.0和Quick Charge 4+。在Quick Charge 3.0中,電壓範圍最小為3.6V,最大為20V,INOV(最優電壓智慧協定)根據電池狀態決定增量和減量。比如,你的手機電量為10-15%,那麼輸送到電池的電量將會很高,如果電池的電量為80-90%,那麼所提供的電壓和電流將會降低,以補償電池的溫度。各版本的快速充電標準
充電速度
Quick Charge 4+聲稱可在充電5分鐘內提供5小時的電池續航時間。只需15分鐘即可充電50%。參考小米mi6採用的Quick Charge 3.0,電池可在30分鐘內充電55%,電池尺寸為3350 mAh。
Oppo 閃充(Oppo Dash Charge)
閃充是Oppo快充的另一個名稱,它是Oneplus的母公司Oppo的VOOC(電壓開環多步恆流充電)快速充電標準專利。
與高通快速充電不同,Oneplus透過增加電流幅度來實現快速充電。它的工作條件為5V / 4A,最大功率為20W。利用高電流值,電流在更高的水平上更均勻地分佈。透過專用晶片或微型控制器,可以控制提供給手機的電壓和電流。
Oppo VOOC閃充
不過,Oppo閃充僅在使用自帶的壁式充電器為Oneplus裝置充電時才有效,並且不適用於任何其他快速充電器。壁式充電器本身透過持續監控電池的充電水平來控制透過充電電纜到電池的電流。
充電速度
Oneplus的閃充聲稱在短短30分鐘內就可以充電達到65%(參考裝置是具有3300 mAh電池的Oneplus 5T)。 與正常充電(5V / 1A)相比,它可以在1小時14分鐘內為裝置充電2%至100%。
華為超級快充(Huawei SuperCharge)
超級快充是華為的專有收費標準。超級快充相容牆壁和車載充電器,並且支援三種充電模式:5V / 2A,4.5V / 5A,5V / 4.5A。超級快充提供的最大功率為22.5W,大於閃充和高通的Quick Charge 3.0。
透過監控電池狀態和手機溫度自動切換這三種模式。 壁式充電器的內建晶片用於調節電壓和電流,消除了在手機內進行電壓調節時可能發生的發燙。
華為P30 Pro搭載的40W超級快充,30min快速充電70%
每個超級快充相容裝置都可以充分利用快速充電器,因為它的超級智慧協議可以根據連線到裝置的電纜和充電器智慧地在不同模式之間切換。它採用8層冷卻系統和特殊襯裡,使智慧手機比其他快速充電標準的溫度低5度。
充電速度
華為未明確提及超級快充的充電估算,但部分評測人員完成了相關的充電測試。結果表明,3750 mAh的電池尺寸下,它可在1小時18分鐘內充電2%至100%(參考裝置華為Honor View 10)。
現有技術的亮點和缺陷
透過上面的介紹,可以看到,目前的快充技術的亮點,或者說快充技術不斷更新換代的關鍵,是充電速度。不管採用什麼充電標準,各大製造商的技術亮點均在於充電速度的提升和電池尺寸的縮小。此外,充電場景的普適性、充電裝置的相容性也成為一些製造商的技術亮點,從而成為手機充電功能的賣點。
但是,現有的快充技術也還是存在一定的缺陷的。比如高壓快充面臨著最高電壓值極難突破的問題,從而影響了充電速度的進一步提升;大功率充電帶來速度提升的同時,也會帶來極大的熱效應,導致手機發燙、手機內部元件壽命縮短等問題;快速充電仍然依賴有線裝置也在一定程度上限制了使用者體驗的進一步提升,因此也有很多製造商已經開始研發無線充電,將快速充電與無線充電相結合,更好地滿足使用者需求。