快充发展到百瓦了吗(百瓦内的快充有的是劳模)(1)

01

高功率充电技术

缘从何起

在以前,提到 iPhone 的充电,你必定会想到那吉利的四个字词语 —— 五福(伏)一安。用原装 5W 充电器给 1440mAh 的 iPhone 5 充电,总耗时 2 小时 36 分钟,给 2900mAh 的 iPhone 7 Plus 充电,竟需要 3 个半小时。

是谁将我们从充电黑洞中拯救出来的?答案是高功率的充电技术。

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2013 年,高通提出了它的第一代快充技术 Quick Charge 1.0,突破了 USB-IF 当时 1.5A 的上限电流,在保持 5V 的额定电压下,将最大额定电流提升到了 2A,让手机充电功率提升到了 10W,整个行业由此开启两位数的「快充」时代。

若想充电快就得提升充电功率,电压和电流总得有一个提升,而高通 QC 后续的进步思路主要放在提升电压上,但这会带来较严重的发热;另一边,OPPO 以一句「充电 5 分钟通话两小时」的 VOOC 闪充,开启了「低压高流」的高功率充电技术路线,后来的 vivo 自研的 FlashCharge 入场后也同样走「低压高流」路线,它们的优点是很明显:低发热、充得快,不过技术难度相对较高、对安全要求也较高。

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随着各方面配套技术的进步,「低压高流」的路线成为了如今高功率充电的技术主流,包括前面提到的高通、DP 共有协议、华为、三星、小米、realme 等厂商今天用的都是「低压高流」方案。

而各类闪充、快充技术已经从旗舰到入门机型的全面覆盖,部分机型的功率瓦数甚至达到了三位数,而背后既是技术的进步,也是电池容量提升连带更高充电效率市场需求的结果。

02

数字的背后,

是技术,也是宣传口径的比拼

打开近年各大厂商手机的官网产品页,总能找到篇幅不少的充电介绍,50W、60W、67W、80W、90W、100W、120W 等不同充电功率的数字赫然宣传页上,似乎每个数字都在强调自家手机充电之快。简单可量化的参数对用户来说是最敏感、能最直接感受到的信息,也成为了厂商们最直接、有效的宣传口径;可现实中,真的能达到厂商们所宣传的功率吗?

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不尽然,厂商们标的充电功率其实只是理论的最高峰功率:

一来,锂离子电池充电的本质是锂离子从阴极(正极)移动到阳极(负极)并储能的过程,一个完整的充电一般分三阶段,恒流预充、大电流恒流充电、恒压充电,而快充一般是发生在第二阶段,所以快充状态只会短暂存在一段时间,最高功率状态更是这段时间里的一部分;

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二来因电池内阻、线材、充电器、IC 芯片等元件难免会发生损耗,甚至有的厂商测量方式不同,厂商们宣传的充电瓦数大多数都会高于实际电池得到的最高功率。

所以说,除最高功率瓦数外,最高功率的持续时间、电池的容量其实也很大程度上影响着一台手机的整体充电速率 —— 因此瓦数越高充电未必就越快,而充电技术的不同,也会影响充电过程各阶段的细节表现,进而影响整体充电速率。

03

充电功率并不一定

与充电速率呈正相关

虽说市面上已经出现了 120W、125W 甚至是 150W 闪充的手机,但整个市场依旧以 100W 内为主流。

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这里选来了三个不同品牌、不同充电功率,但具有代表性的机型来实测试对比,最高充电功率都在 100W 以内(包含),而电池方面,也囊括了单电芯、双电芯两种,三款手机的电池与闪充配置分别如下:

手机 1:

67W(适配器 5~20V 6.2~3.25A)

4500mAh 单电芯

手机 2:

80W(适配器 5V 2A、5~11V 7.3A)

5000mAh 双电芯

手机 3:

100W(适配器 5V 2A、11V 6A、20V 5A)

4600mAh 单电芯(双回路)

以我们 WHYLAB 实验室统一标准的环境下进行测试,最终的结果有点出乎意料,耗时最少的竟然不是瓦数最高、电池容量较少的 100W「手机 3」,而是 80W 的「手机 2」,且二者的耗时只差了 1 分钟,而 67W 的「手机 1」垫底意料之中,与第一名的 80W「手机 2」拉开了近 1/2 的距离。

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因为三台手机电池容量各异,为让大家更直观地感受三款手机的充电速率差异,这里想引入一个不是算严谨,但非常直观且很好理解的概念 —— 「平均每分钟充电速率」,它可以反映一款手机充电全程平均每分钟能充进来的电池量,数字越大,充电速度自然越高。这个参数已经把一台手机充电过程各个阶段的充电速度都均等化了,因此无需细化考虑各阶段的充电速度变化,概念的计算方式如下:

平均每分钟充电速率(mAh/min)= 电池总容量(mAh) / 充电耗时(min)

所以,三款手机的「平均每分钟充电速率」分别如下(结果精确到个位):

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「平均充电速率」的排名结果其实也跟充电速度的排名一致,不过第一的 80W 闪充的 167mAh/min 速率其实会比第二名 100W 的 148mAh/min 快不少,可见并不是说充电功率越大,充电就越快的,特别是充电功率提得越高,速率提升的边际效应越大,即充电速度进步的幅度越小,而在现阶段,80W 的闪充可以说是百瓦内的高功率充电中,综合能力较高、也是最具实用性的一个。

04

高功率的背后,

还有安全与温控

大电压、大电流、大功率能直接提升充电速率,并不是说厂商只要使劲堆功率就行的,背后必须还有安全性的支撑,前几年的某品牌 Note 7 就是个反例。

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电池毕竟是一个内部发生化学反应的电子器件,提高电压、增大电流其实都会给电池带来不少热量,严重的会导致锂离子电池热失控,甚至自燃 —— 这也是新闻中爆炸的手机大多都处于充电状态的原因之一 —— 这就需要用技术来降低充电过程热量的产生、稳定电池的状态了。

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硬件上,除了电芯本身的质量外,电荷泵的使用、独立电源管理器、精准的温度传感器等,以及软件算法的匹配,还有充电器端、线材端的质量把控才能给高功率充电技术保驾护航。

电池方面,再如使用串联双电芯的充电效率会比单电芯高些,功率增大的同时还不需要增大电流,发热也相对小些,而放电效率也更高,且无需升压 —— 80W 的「手机 2」正是如此,而 100W 的「手机 3」虽然是单电芯,但内部双回路的设计其实也有类似的优势。

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我们可以看看上面三款机子充电过程的温度变化,100W 的「手机 3」温控最好,67W 「手机1」和 80W「手机2」发热比较接近,但看在后者充电更快的 80W 「手机 2」跟它的发热更为合理和匹配,它们都在可接受的范围内 —— 所以若综合充电速度看,80W 闪充在可接受的温控表现下表现出与之匹配的更高充电速率,综合优势其实更高。

05

消费者需要关注更多,

市场需要更多规范

作为消费者,我很高兴看到整个手机市场,无论是旗舰还是入门机型,都能吃上闪充技术带来体验上的进步红利;也有越来越多的消费者在选购新机时有意地关注到充电速度,这也促使厂商们在相关领域的技术研发投入。

不过市场越大,就越鱼龙混杂,消费者就越需要擦亮双眼,在关注闪充瓦数的时候,其实还需要关注背后的问题,并不是说功率越高充电就越快,就如这次的充电对比中,80W 的闪充甚至比 100W 的机型有更快、更实用的体验;而市场也需要规范,不要让某些虚标的技术来混淆消费者视听,而辜负某些实干的厂商在高功率充电技术做出的努力。

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