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功率都上百瓦了 手机充电技术发展的终点到了吗

十年前,市面上流行的手机电池几乎都是可拆卸的,两块电池几乎是当时手机的标配。在那个“万能充”盛行的时代根本就没有快速充电的概念,因为一块电池没电了,换另一块已经充好的电池就好了,没电的电池拆下来插“万能充”上就妥了。

但在那个手机潮流讲求越小越好的时代,偶尔也会遇到这样的尴尬局面:刚换的手机电池玩大劲儿了即将没电,而掐着另一块电池的万能充还在不停的闪烁着……

万能充

快速充电实际上并非手机电池不可更换后才产生的需求,更大容量的电池、更快速的充电一直都是广大消费者的诉求,也是手机行业一直在探索的事情。但电池技术发展进入瓶颈,过激的提升电池能量密度会带来安全隐患,而新材料又没有什么实质性的突破。所以更快的充电也就成了行业发展的共识。

五年前,当我们还在用着功率低于10W的手机充电时,很难想到五年后的今天手机充电功率可以上百瓦,而且还是行业普遍性的升级:iQOO发布了120W超级快充,并宣布将在下个月发布的iQOO旗舰机上实现商用;OPPO和realme带来了125W超级闪充,前者更是推出了体积更小的充电头;联想拯救者游戏手机上已经实现了90W充电;小米100W快充或也将近期面世。

功率的大幅度提升带来了手机电量肉眼可见的增长,原本需要两三个小时才能充满的手机,现在只需要十几分钟就可以完成充电。突破性的发展也难免带来更加大胆的猜测:手机快充的功率还会大幅提升吗?手机电池会不会几分钟甚至是在1分钟之内就充满?

1、 充电速度升级可不仅是电压和电流的提升

功率=电压x电流,我们对这个物理公式都不会感到陌生,想要提升充电功率,自然要在电压和电流方面做功课,但显然快充不只是提升电压和电流这么简单:是需要改良电源适配器、数据线、接口、手机内部电路、电池的一项系统工程。

电源适配器:想了解一款手机的充电功率,我们习惯性的去看充电头上的输出电压和电流,这也正是它的意义所在:将220V电压的电能转换为手机可以承受的低电压。当然,充电器上的输出电压电流并不能代表手机快充的最高能力,但却限制了用该充电头充电时的最高功率。

随着输出功率的不断加大,充电头的发热也将越发明显。所以我们可以看到,当前的百瓦快充都在充电头中加入了温度感应器,可通过数据线将温度信息传递给手机,手机就会根据充电器的温度来控制充电功率,从而确保系统的正常运行。

数据线和接口:并不是所有的数据线都可以实现快充,主要原因在于数据线和接口的承载能力。比如此前普通的Micro USB数据线,不能承载较大的电流,所以最开始的手机快充都是通过提升电压来实现快充,比如9V/2A。

目前手机数据线大多为Type-C数据接口,电流的承载能力大幅提升,但想要实现更大的电流,还需要对线材进行升级。比如iQOO的120W快充,数据线需要承载6A的大电流,这就需要对线材进行定制。

手机内部电路:从数据线传输而来电能并不是直接进入电池,而是经由手机内部的控制电路处理后才会给电池充电。比如对不同阶段的充电功率进行控制,当电池充满时,电路就会切断充电从而保护电池不被过充。

在百瓦级别的超级快充中,手机内部电路中的电荷泵技术就尤为重要,它可以将数据线传输过来的电压电流转制成手机电池可以承受的电压电流。再以iQOO的120W快充为例,充电器传输到手机的电压电流为20V/6A,通过并联的双电荷泵将线路分为每路20V/3A,经由电荷泵转化为10V/6A,双路合并让进入电池的电压电流为10V/12A。同时,双电荷泵的分布排布也有效降低了发热。

电池:手机电池健康的充电对电压电流的要求非常严苛,想要提升充电功率,并不是单纯提高电压和电流就可以,这也是快充技术发展需要循序渐进的重要原因之一。

我们仍以iQOO的120W快充为例,当前主流水平的电池无法承受10V/12A的电压电流,所以iQOO通过双电芯串连,让进入每颗电芯的电压下降到常规的5V;12A的大电流普通电池也无法承受,所以iQOO通过MTW阵列极耳结构大幅降低电芯内阻,从而允许12A大电流的通过,并且从源头上控制了电池发热。

2、 在这样的充电设计下,手机快充的功率近期将趋于稳定

从50W左右的快充功率到百瓦级别,这似乎也就是两年内的事情,这不禁让我们产生这样的疑问:手机快充还会有大幅度的功率提升吗?

可以肯定的告诉大家,很难。 iQOO旗舰系列产品经理简重在公布120W快充技术时,就曾坦言,手机充电达到100W以上后,充电完成时间每减少1分钟,技术难度就会提升一个几何级。

从理论上来说手机快充的功率是可以短期内进行再度升级的,依靠电芯数量的增加就可以实现。但实际上在现阶段应该不会有更加激进的功率出现在手机上。

关注手机快充的朋友们不难发现,采用双电芯设计的快充方案,电池容量都变小了。目前主流的旗舰机电池容量都在4500mAh左右,但双电芯的手机电池容量只有4000mAh。原因在于多电芯的设计会占用更多的容量空间。

如果依靠提升电芯数量来继续提升充电速度,理论上单电芯的电池容量更小才能实现充电更快的目的,虽然数量增加了,但其他的结构会占用更多的空间导致总电池容量再次下降。更大的功率换更小的电池,似乎有些得不偿失。

当然,提升单电芯的充电效率也是个解决方向,但目前6C已经是手机行业的顶级水准,预计短期内很难有更大的升级。所以如果想要让手机续航和充电得到彻底的解放,或许就得寄希望于几年后的石墨烯电池了。

3、 未来手机充电不仅是功率提升,充电方式也会发生改变

从将就用到够用再到好用,手机充电正在发生着显著的变化,用户的使用成本也在逐渐降低。百瓦级快充的到来将改变用户使用手机的充电方式,比如以往给手机充电,可能需要晚上睡觉前就给手机充电,但现在只需要起床后插上电,洗漱完毕后手机就充满电了。

但手机圈从来都是擅于变化的,手机屏幕向着全面屏发展就是一个非常好的例子。对于充电而言,之前就曾有无孔化设计的概念,即取消手机数据接口,有线快充也就无从谈起。当然,像智能手表手环一样采用充电触点设计也是个思路,但面对高功率充电是否还适用就需要技术去考证了。

无孔化设计的概念的真正意义,更好的防水防尘只是一个方面,更加无负担的使用才是根本,比如无须插入数据线就可以给手机进行充电,这就省去了晚上关灯后数据线接头怎么都怼不准手机接口的麻烦。于手机充电而言,更加无负担的操作就是放置即充、随时随充,而无线充电显然符合这样的使用诉求。

无线充电技术早就在手机上出现,但由于功率低、发热严重等问题的存在让其一直是个聊胜于无的角色。但随着无线充电功率的提升,其意义也就逐渐凸显出来:目前主流的无线充电功率已经达到了40W,前不久OPPO又发布了65W的AirVOOC无线充电,30分钟即可充满4000mAh电池。

当前的无线充电做到了不用插拔数据线,放置即充,虽然简化了充电方式,但固定位置的充电仍无法做到完全无负担。今年4月1日,OPPO“发布了”FreeVOOC隔空充电技术,可以远程为手机随时充电。与其说这是个愚人节玩笑,倒不如说这是OPPO对于手机充电技术未来的畅想,毕竟五年前我们也想不到,手机的有线快充功率能上百瓦。

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        以上是关于iQOO产品评测的报道,有关iQOO的外观、屏幕、拍照、续航、性能等后续内容,请持续关注中关村在线关于iQOO评测的报道。

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