智能手机发展到今天,快充几乎成了标配。
尤其是在安卓智能手机阵营,华为、OPPO、小米、vivo等手机厂商都在快充功能上持续发力——从20W到120W,甚至是还停留在实验室的200W,一场来自手机厂商的“快充大战”不时上演。
所以问题来了:如前所述,快充技术是一个系统工程。除了设备和充电器等硬件产品,充电协议也是其中的一部分,它规定了设备和充电器之间的通信方式。
1、快充时“不要求快”
大功率不再是快充的唯一发力点。智能手机行业知名快充专家、OPPO VOOC闪充首席科学家张嘉良在OPPO闪充开放日上这样说道。
这真的让人有些感慨。
曾几何时,国产手机厂商和第三方充电厂商都是围绕着“充电率”在跑。短短七年时间,充电率从20W跃升至200 w——“支持快充”几乎成了智能手机的基本标配。
有意思的是,国内这场“快充率”竞赛最早是从OPPO开始的。在各家都在不断刷新充电速率的同时,先下手为强的OPPO自己放慢了速度,暂停了电量值的更新。
对此,张嘉良表示,“当充电技术发展到成熟阶段,解决了充电速度提升问题的用户的痛点还是没有那么大,这是大家应该思考的事情。”
不仅仅是张嘉良,很多业内专家都表示,快充不仅仅是速度的比拼,行业竞争的锚点正在逐渐转移。除了“拼速度”,如何进一步提升用户的充电体验是业内厂商要考虑的问题。
事实上,随着快充行业进入成熟阶段,快充率在“繁荣之下”不断攀升,但也隐含着用户被忽视的痛点,如电池安全隐患、电池老化、充电协议混乱等;这些问题逐渐浮出水面。
从慢充到快充,充电速度一直是竞争的重要目标,而当行业进入“后快充时代”,求快已经不是唯一的重点。
2.充电安全越来越关键。
“无论充电技术如何发展,安全永远是首要因素”,一位业内资深专家表示。
快充时代,更快的充电速度需要电池高倍率充放电,加快了电池中化学物质的反应速度。只有聚合物电池的反应速度才能接受更大的电流,否则高倍率、高容量、高功率的快速充电会给手机充电系统带来更多的安全隐患。
根据Anker安科的消费者调研,消费者对充电器的需求痛点已经从更快的充电速度逐渐升级到更安全的充电体验。
从行业发展来看,充电安全性的提升主要包括三个方面:一是通过新材料提高转换效率;二是通过内置的电源管理芯片监控电池的安全性;第三是使用新技术和结构化设计来注入安全性。
某老牌手机厂商高级工程师表示,在电池新材料的探索上,氧化硅阳极电池和石墨烯电池是行业寻求突破的方向。
从目前各厂商采取的电池安全保护措施来看,无论是手机厂商还是第三方充电厂商,大多采用内置功率芯片来保证电池安全。
比如OPPO可以通过电池安全检测芯片实时监测电压降,智能检测电池是否有内部损坏;小米发布100W快充的时候就说内置加密IC,结合加密算法等技术,可以保证电池安全。对于第三方厂商,Anker Anker在充电器中使用电源管理芯片。
在新技术方面,OPPO闪充开放日宣布多项安全技术将陆续引入VOOC闪充技术平台,包括低阻抗保险丝、氮化镓电子开关、串联双电池、三明治安全电池等。其中夹层式安全电池从源头上防止了外力破坏造成的电池内部短路。
所谓“三明治安全电池”,是指利用复合集流体技术,以一层新型复合材料为基板,利用尖端技术包覆两层铝,形成“三明治”夹层结构。然后,在该结构的两侧涂覆安全保护层,以形成五个安全保护结构。
根据OPPO实验室测试,夹层式安全电池通过针刺和重冲击测试,可以达到100%不影响电池性能。
不难看出,为了充电安全的保障,手机厂商已经逐渐从外部渗透到电池内部,但厂商对电池的研究远不止于此。
3.电池技术需要发展。
本质上,快充是一个复杂的系统工程,它包括充电适配器、线缆、PMIC集成电源管理电路、电池等。只有电源适配器功率的提升是远远不够的。
之前由于技术发展的限制,厂商都在努力提高电源适配器的充电率。然而,随着快充率提高到65W,甚至100W以上,电池技术如果没有进一步的发展,仍然很难在电子产品中得到充分体现。
电池技术成为目前进一步快速充电速率的关键点。
一位资深行业专家表示,快充技术的下一个重大变革很可能是电池技术带来的。“当然,电池技术是最难突破的,一旦突破,将给充电行业带来质变”,一位行业专家表示。
目前各个手机厂商对电池的发力点都不一样。小米更倾向于从新材料维度入手,今年3月发布了氧化硅负极电池;OPPO选择将AI注入电池管理,实现智能充电。
在OPPO看来,维持活性锂离子的数量是电池容量的关键,而负电位是影响活性锂数量的主要因素之一,因此检测和控制负电位是关键。
据OPPO闪充团队负责人陈天介绍,经过三年的研究,OPPO已经掌握了一种可以动态采集并实时跟踪手机电池负电位的方法,从而在保持寿命不变的情况下,智能动态调节充电电流,获得更快的充电速度。
“手机的应用场景非常复杂。对正常使用的手机建模,或者低温状态下,或者电池老化过程中,都需要经历不断建立、刷新、验证的过程,而一旦发现新的场景,也需要验证是否存在bug,然后进行优化。”谈到研发需要很长时间,陈天解释道。
在智能充电技术的加持下,OPPO也给出了手机充电核心性能指标的变化,包括:
续航:在与65W超级闪充相同的充电速度下,满充放电1500次循环后,电池有80%的容量,续航时间延长3倍;
充电速度:支持特定需求场景下充电速度的进一步智能提升。在满血模式下,65W超级闪充充电速度可提升20%,充满一块4500mAh电池需要30分钟;
温升性能:根据不同的使用场景,可以智能预测电流和发热情况,动态匹配充电功率,实现充电速度和温升性能的平衡。
4.快速充电协议是“标准化的”
如前所述,快充技术是一个系统工程。除了设备、充电器等硬件产品,充电协议也是其中的一部分,它规定了设备与充电器之间的通信方式。
在手机充电领域,目前有五家主流快充技术厂商有充电协议,分别是高通、联发科、USB-IF协会、华为、OPPO。其中,前三种是公开协议;后两种是私下协议。
由于快充技术演进的历史因素,快充行业一直存在协议不兼容的问题,这往往导致品牌手机和充电器之间的基本低功耗充电。
不兼容的充电协议除了影响用户的快充体验,还在一定程度上造成资源浪费,增加产业链上下游RD的风险和成本。
可以说,由于协议难以兼容,快充行业陷入了低效率和内耗的竞争漩涡。
开发之初,为了安全,或者品牌保护,兼容性不是那么好,甚至采用加密来区分责任。现在,已经相当成熟了,这种情况已经改变了。
张嘉良分析——他提到的情况变化指的是计费协议的“正常化”趋势。
今年5月,电信终端行业协会发布了《移动终端融合快充标准技术规范》,希望推动厂商间快充技术协议的互通。目前,该标准已得到华为、OPPO、vivo、小米、荣耀、硅胶、瑞芯微、李惠科技、安宝电子、点库网络等终端厂商和供应链企业的支持。
此外,随着USB-C的出现和USB-PD快充协议的扩展,业界也逐渐走向兼容。目前已经有越来越多的厂商宣布兼容PD协议,包括苹果、三星、联想、Anker安科等等。
不难看出,之前割据割据的收费协议正在慢慢靠拢。
未来的总趋势一定是走向统一。无论国内还是全球,收费协议都会统一,这是大势所趋,也是必然趋势。
一家老牌手机厂商的高级工程师说。
5.有线充电可以被无线充电取代
除了以上三个变化,在我们的采访和调研中,很多业内专家都谈到了另一个充电发展趋势——那就是有线充电可能会被无线充电取代。
近年来,在不断刷新有线闪充充电速率的同时,各家厂商也纷纷在无线闪充方面发力。我们知道,2018年以来,包括华为、小米、魅族、OPPO、一加在内的手机厂商陆续推出了无线闪充方案。
从充电率表现来看,小米推出的80W无线闪充位居前列,OPPO 65W AIRVOOC和魅族40W立式无线过充紧随其后。
尽管发展迅速,前景看好,但无线充电要想真正取代有线充电,还需要突破很多技术瓶颈。
据业内人士透露,目前市面上主流的无线快充大多只能点对点、近距离充电,灵活性较低,并不是真正意义上的无线充电形式。
“未来无线闪充应该是非接触式的,也就是手机进入一定范围,就能自动连接充电”,一位高级工程师说。
此外,在转换效率方面,相比有线充电,无线充电转换效率低、损耗大、发热严重,对无线充电速率和设备散热提出了更高的要求。
根据OneZero和iFixit团队的计算,无线充电的平均用电量比有线充电多47%。平均需要14.26 Wh通过有线方式给手机充满电;而无线充电器平均需要21.01 Wh。
“当充电速度接近有线充电,成本下降到接近有线充电的区间,有线充电可能会被无线充电取代,但这些技术还需要一段时间去攻克。”安科创新消费电源产品总监李说。
6.求速度不是唯一的重点。
智能手机快充其实已经进入成熟阶段。
然而,这并不意味着收费率已经“停滞不前”。相反,这更像是从狂奔到慢跑阶段的转变——也就是充电率还在继续,但安全性的提升和电池技术的挖掘也需要提上日程。
某种程度上,这是充电行业发展到一定时期的必然阶段。正如“木桶效应”所说,一个木桶能装多少水,不取决于最长的木板,而取决于最短的木板。
在系统化收费项目中,提速也是如此。即使是100瓦的电源适配器,也很难落地,这就是“短板”的局限性;尤其是在快充技术越来越成熟的情况下,赛道上的选手不得不深挖技术层面,以应对更高难度的挑战。
当然,从另一个角度来看,当行业内的玩家不再只关注充电率值的提升,而开始关注安全性、协议统一性等难以带来显著价值的问题时,说明快充行业已经开始“穷中求变”,正在脱离厂商竞争的视角,越来越贴近消费者的实际体验——某种程度上,这也意味着快充行业早已进入健康发展状态。
毕竟技术再怎么发展,最终还是要为人服务的。
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