现如今,许多智能手机都带有快速充电功能,只是各大厂家起的名字有所不同。大多数设备采用高通的快速充电标准进行快速充电,也有一些厂商已经采用了自己的快速充电技术,例如Oppo的VOOC充电(在Oneplus设备中通常称为闪充)和华为的超级快充。
快速充电的原理
快速充电的原理首先还是基于手机电池的工作原理。我们现在的手机电池,基本都是锂离子聚合物电池。电池的正极部分是钴酸锂类的材料,电池的负极是类似吸水海绵的材料,比如石墨。然后再加入电解质,就组成了常用手机电池的结构。
当我们给手机充电,正极的电子就会向负极移动,同时,正极的锂离子会穿过中间的绝缘隔膜,向负极移动,储存在石墨端。当正极的锂离子全部移动至负极,则电池的电量就充满了。当我们停止充电,电池就开始放电过程,此时储存在负极的锂离子会移动到正极,当锂离子全部移动至正极,那么电池就没电了。
这就是手机电池充放电的基本原理。
而手机充电的快慢,看的则是功率。功率越大,充电越快。而功率的大小,又取决于电压和电流的大小:
功率(W) = 电流(A) * 电压(V)
所以快充技术,就是想办法增加电压和电流,从而提高功率。一种方法是提高电压,比如我们熟悉的高通、联发科的快充就是属于高压快充,另一种方法则是加大电流,比如Oppo的闪充。
下面就分别介绍一下高通、Oppo、华为各自的快充技术。
高通快速充电(Qualcomm Quick Charge)
高通快速充电通过增加电压实现快速充电,并增加总功率或功率。市场上有一系列快速充电标准,但Quick Charge 3.0在智能手机中使用最为广泛。
Quick Charge 1.0 以5V / 2A运行,最大功率为10W,可以比正常充电稍快一些。Quick Charge 2.0 以5V / 9V / 12V / 1.67A / 2A运行,最大功率为18W,可以更快地给你的设备充电。Quick Charge 3.0和Quick Charge 4+。在Quick Charge 3.0中,电压范围最小为3.6V,最大为20V,INOV(最优电压智能协定)根据电池状态决定增量和减量。比如,你的手机电量为10-15%,那么输送到电池的电量将会很高,如果电池的电量为80-90%,那么所提供的电压和电流将会降低,以补偿电池的温度。
各版本的快速充电标准
充电速度
Quick Charge 4+声称可在充电5分钟内提供5小时的电池续航时间。只需15分钟即可充电50%。参考小米mi6采用的Quick Charge 3.0,电池可在30分钟内充电55%,电池尺寸为3350 mAh。
Oppo 闪充(Oppo Dash Charge)
闪充是Oppo快充的另一个名称,它是Oneplus的母公司Oppo的VOOC(电压开环多步恒流充电)快速充电标准专利。
与高通快速充电不同,Oneplus通过增加电流幅度来实现快速充电。它的工作条件为5V / 4A,最大功率为20W。利用高电流值,电流在更高的水平上更均匀地分布。通过专用芯片或微型控制器,可以控制提供给手机的电压和电流。
Oppo VOOC闪充
不过,Oppo闪充仅在使用自带的壁式充电器为Oneplus设备充电时才有效,并且不适用于任何其他快速充电器。壁式充电器本身通过持续监控电池的充电水平来控制通过充电电缆到电池的电流。
充电速度
Oneplus的闪充声称在短短30分钟内就可以充电达到65%(参考设备是具有3300 mAh电池的Oneplus 5T)。 与正常充电(5V / 1A)相比,它可以在1小时14分钟内为设备充电2%至100%。
华为超级快充(Huawei SuperCharge)
超级快充是华为的专有收费标准。超级快充兼容墙壁和车载充电器,并且支持三种充电模式:5V / 2A,4.5V / 5A,5V / 4.5A。超级快充提供的最大功率为22.5W,大于闪充和高通的Quick Charge 3.0。
通过监控电池状态和手机温度自动切换这三种模式。 壁式充电器的内置芯片用于调节电压和电流,消除了在手机内进行电压调节时可能发生的发烫。
华为P30 Pro搭载的40W超级快充,30min快速充电70%
每个超级快充兼容设备都可以充分利用快速充电器,因为它的超级智能协议可以根据连接到设备的电缆和充电器智能地在不同模式之间切换。它采用8层冷却系统和特殊衬里,使智能手机比其他快速充电标准的温度低5度。
充电速度
华为未明确提及超级快充的充电估算,但部分评测人员完成了相关的充电测试。结果表明,3750 mAh的电池尺寸下,它可在1小时18分钟内充电2%至100%(参考设备华为Honor View 10)。
现有技术的亮点和缺陷
通过上面的介绍,可以看到,目前的快充技术的亮点,或者说快充技术不断更新换代的关键,是充电速度。不管采用什么充电标准,各大制造商的技术亮点均在于充电速度的提升和电池尺寸的缩小。此外,充电场景的普适性、充电设备的兼容性也成为一些制造商的技术亮点,从而成为手机充电功能的卖点。
但是,现有的快充技术也还是存在一定的缺陷的。比如高压快充面临着最高电压值极难突破的问题,从而影响了充电速度的进一步提升;大功率充电带来速度提升的同时,也会带来极大的热效应,导致手机发烫、手机内部元件寿命缩短等问题;快速充电仍然依赖有线设备也在一定程度上限制了用户体验的进一步提升,因此也有很多制造商已经开始研发无线充电,将快速充电与无线充电相结合,更好地满足用户需求。