智慧手機快充的“功率大戰”,是時候結束了
智慧手機發展到今天,快充幾乎已經成為標配。
尤其是在 Android 智慧手機陣營,華為、OPPO、小米、vivo 等手機廠商無一不在快充功能上持續發力 —— 從 20W 到 120W,甚至是尚且停留在實驗室的 200W,一場來自手機廠商們的“快充大戰”時有上演。
那麼問題來了:
在功率達到 200W 之後,智慧手機快充,又該何去何從?
1 當快充“不求快”
大功率已不再是快充唯一的發力點。
智慧手機行業知名快充專家、OPPO VOOC 閃充首席科學家張加亮在 OPPO 閃充開放日上如此說道。
這的確讓人有些感慨。
曾幾何時,國內手機廠商、第三方充電廠商圍繞著“充電速率”開展著極速勁跑,短短 7 年時間,充電速率從 20W 一路躍升至 200W——“支援快充”也幾乎成為智慧手機的基本標配。
有趣的是,國內這場“快充速率”的競賽,最早卻也是從 OPPO 而起,在各家都在不斷重新整理充電速率之時,最先起跑的 OPPO 卻自行放緩,暫停了功率數值的更新。
對此,張加亮表示,“當充電技術發展到成熟階段,充電速度提升解決的使用者痛點還有沒有那麼大,這是大家要思考的。”
不僅僅是張加亮,也有多位行業專家表示,快充已不僅僅是速度的競賽,行業競爭的錨點正在逐漸偏移。在“求快”之外,如何能夠更近一步提升使用者充電體驗,是業內廠商應該思考的問題。
實際上,隨著快充行業進入發展成熟期,快充速率不斷攀高的“繁榮之下”,卻也隱含著電池安全隱患、電池老化、充電協議混亂等被忽視的使用者痛點問題;而這些問題,已經逐漸浮出水面。
從慢充到快充,充電速度一直是競爭的重要標的,而當行業進入“後快充時代”,求快,已並不是唯一重點。
2 充電安全越來越關鍵
“無論充電技術如何發展,安全性始終是首要因素”,一位業內資深專家表示。
在快充時代,更快的充電速度要求電池高倍率充放電,加快了電池內部化學物質的反應速度,而只有高分子電池的反應速度才能接受更大的電流,否則高倍率、高容量、高功率的快充會給手機充電系統帶來更多安全隱患。
根據 Anker 安克的消費者調研,消費者對充電器的需求痛點已從更快的充電速度,逐步升級到更安全的充電體驗。
從行業發展來看,對於充電安全性的提升主要包括三大方面 —— 一是通過新材料提升轉換效率;二是通過內建電源管理晶片對電池進行安全性監測;三是利用新技術、結構化設計等注入安全保障。
某老牌手機廠商資深工程師表示,在電池新材料的探索上,矽氧負極電池、石墨烯電池等都是行業尋求突破的方向。
從目前各家廠商採取的電池安全保護措施來看,無論是手機廠商還是第三方充電廠商,多是採取內建電源晶片方式保障電池安全。
例如,OPPO 通過電池安全檢測晶片,能夠實時監測電壓跌落情況,智慧檢測電池是否產生內部損傷;小米在釋出 100W 快充時就曾表示通過內建加密 IC,結合加密演算法等技術保障電池安全;對於第三方產商,Anker 安克則是在充電器使用電源管理晶片等。
新技術方面,此次 OPPO 閃充開放日上宣佈將陸續引入多項安全技術至 VOOC 閃充技術平臺,其中包括低阻抗熔絲、氮化鎵(GaN)電子開關、內串雙電芯、夾心式安全電池等。其中,夾心式安全電池從源頭杜絕外力損壞導致的電池內部短路。
所謂“夾心式安全電池”,是指利用複合集流體技術使用一層新型的複合材料作為基體,採用尖端工藝鍍上兩層鋁層,形成一個“三明治”夾心結構,然後在這個結構兩面各塗覆一層安全保護層,形成五層安全保護結構。
據 OPPO 實驗室測試,在不影響電池效能前提下,夾心式安全電池可以做到 100% 通過針刺與重物衝擊實驗。
不難看出,對於充電安全性的保障,手機廠商已經從外部逐漸深入至電池內裡,而對於廠商對於電池的研究,還遠不止於此。
3 電池技術亟待進化
快充本質上是一個複雜的系統工程,這個系統包含充電介面卡、線纜、PMIC 整合電源管理電路、電池等多個方面,僅有電源介面卡功率的提升,還遠遠不夠。
此前,由於技術發展的侷限性,各家產商對於充電速率的提升多在電源介面卡上下功夫,但隨著快充速率提升至 65W,甚至是百瓦以上,如果電池技術沒有更近一步的發展,依然難以在電子產品中完全體現。
電池技術,成為目前快充速率更進一步的關鍵點。
一位資深行業專家表示,快充技術的下一次重大變革,極大可能是由電池技術帶來的。“當然,電池技術是最難突破的,一旦突破將會給充電行業帶來質的變化”,該行業專家說道。
目前,各家手機廠商在電池上的發力點也有所不同,小米更傾向於從新材料維度出發,在今年 3 月釋出了矽氧負極電池;而 OPPO 則是選擇將 AI 注入電池管理,從而實現智慧充電。
在 OPPO 看來,維持活性鋰離子數量是影響電池容量的關鍵,負極電勢大小是影響活性鋰數量的主要因素之一,所以檢測並控制負極電勢成為關鍵。
據 OPPO 閃充團隊負責人田晨介紹,通過三年的研究,OPPO 掌握了一種能夠動態實時獲取、跟蹤手機電池負極電勢的方法,從而能夠在保持壽命不變的情況下,智慧動態地調控充電電流,獲得更快的充電速度。
“手機的應用場景很複雜,要在手機正常使用、或者是低溫狀態、電池老化過程中做建模,需要經歷不斷建立、重新整理、驗證的過程,並且一旦發現新場景,也需要驗證是否存在 bug,再優化”,談及研發用時之久,田晨闡述道。
在智慧充電技術的加持下,OPPO 也給出了各項手機充電核心效能指標的變化,具體包括:
電池壽命:在保證與 65W 超級閃充充電速度相同,滿充滿放的迴圈充放 1500 次 後,電池擁有 80% 容量,電池壽命延長 3 倍(相較於國家標準要求);
充電速度:支援在特定需求場景下將充電速度進一步智慧提升,滿血模式下,能將 65W 超級閃充的充電速度再提升 20%,充滿一塊 4500mAh 的電池用時 30 分鐘 ;
溫升表現:針對不同使用場景,能夠智慧預判電流與發熱情況,動態匹配充電功率,在充電速度與溫升表現之間達到平衡。
4 快充協議“歸一化”
前面提到,快充技術是一個系統工程,在裝置和充電器等硬體產品之外,充電協議也是其中一個部分,規定了裝置和充電器之間的通訊方式。
在手機充電領域,目前擁有充電協議的主流快充技術廠商共有五家,分別為高通、聯發科、USB-IF 協會、華為、OPPO。其中,前三家為公有協議;後兩者為私有協議。
由於快充技術演進的歷史因素,快充產業一直存在協議不相容的問題,導致品牌的手機和充電器之間往往只能實現基本的小功率充電。
除了影響了使用者快充使用體驗,充電協議不相容一定程度上也造成資源浪費,增加了產業鏈上下游研發風險與成本。
可以說,由於協議難以相容,快充行業陷入低效、內耗的競爭漩渦中。
快充剛發展的時候,出於安全的角度,或者說出於品牌保護的角度,相容性沒那麼好,甚至為了區分責任採取了加密的手段。到了現在,(快充)已經相當成熟,這個局面就變了。
張加亮分析道 —— 而他所提到的局面變化,指向的是充電協議“歸一化”趨勢。
今年 5 月,電信終端產業協會發布融合快充標準《移動終端融合快速充電技術規範》,希望促進各廠商在快充技術協議上的互通使用。目前,這一標準已經得到了華為、OPPO、vivo、小米、榮耀、矽力傑、瑞芯微、立輝科技、昂寶電子、電酷網路等終端廠商和供應鏈企業的支援。
另外,隨著 USB-C 的問世,以及 USB-PD 快充協議的擴充,行業也已經開始逐步走向了相容。目前,已有越來越多的廠商宣佈相容 PD 協議,包括蘋果、三星、聯想、Anker 安克等。
不難看出,此前分封割據的充電協議正慢慢收攏。
未來的大趨勢一定是走向統一的。無論國內還是全球,充電協議都會走向統一,這是一個大趨勢,也是一個必然的趨勢。
一位老牌手機廠商資深工程師表示。
5 有線充電可能被無線取代
除了上述三方面變化,在我們的採訪調研中,多位行業專家都談及了另一充電發展態勢 —— 即有線充可能會被無線充取代。
近年來,各家廠商在不斷重新整理有線閃充充電速率的同時,也紛紛在無線閃充發力。我們瞭解到,自 2018 年起,包括華為、小米、魅族、OPPO、一加等手機廠商都已相繼推出了無線閃充方案。
從充電速率表現來看,小米推出的 80W 無線閃充位於前列,緊隨其後的是 OPPO 65W AIRVOOC、魅族 40W 立式無線超充。
儘管發展迅猛,且前景備受看好,但要真正實現替代有線充,無線充電還需突破多方面技術瓶頸。
相關行業人士表示,目前市面上主流的無線快充大多隻能點對點近距離充電,靈活程度較低,並不是真正意義上的無線充電形式。
“未來的無線閃充應該是非接觸式的,即手機進入到某一範圍內,就能夠自動連線充電”,一位資深工程師表示。
另外,在轉換效率方面,相較於有線充電,無線充電的轉換效率低、損耗大、發熱情況嚴重,這對無線充電速率以及裝置散熱提出了更高要求。
據 OneZero 和 iFixit 團隊測算,平均無線充電比有線充電多使用了 47% 的電量。使用有線方式將手機完全充滿電,平均需要 14.26 Wh;而無線充電器平均需要 21.01 Wh。
“當充電速度和有線充接近,同時成本下探接近有線充的區間時,有線充才可能會被無線充取代,但這些技術還需要一定的時間去攻克。”安克創新消費類電源產品研發總監李明康表示。
6 求快,不是唯一重點
智慧手機快充,實際上已經進入到成熟階段。
不過,這並不意味著充電速率提升的“停滯”,相反,它更像是從疾速奮進轉為慢跑階段 —— 也就是說,充電速率的提升依舊還在繼續,但對於安全性的提升、電池技術的挖掘卻也需要被提上日程。
從某種程度上來說,這是充電行業發展到一定時期必然會經歷的階段。正如“木桶效應”中所說,木桶能盛多少水,並不取決於最長的那塊木板,而是取決於最短的木板。
在系統化的充電工程中,速率的提升也同樣如此,即使有了百瓦電源介面卡,但卻遲遲難以落地,正是“短板”的限制;尤其是在當快充技術愈加成熟,賽道上的玩家已經必須深耕到技術層面,來應對更加艱難的挑戰。
當然,從另一角度來看,當行業玩家不再只是著眼於充電速率數值的增大,開始關注安全性、協議統一性等難以帶來顯著價值的問題時,說明快充行業已經開始 "窮而求變",也越來越擺脫廠商競賽的視角,而越來越貼近消費者的實際使用體驗 —— 某種程度上,這也意味著,快充行業已經開始進入良性發展狀態。
畢竟,無論技術如何發展,最終也是要為人服務的。