从充电装置端谈快速充电技术

2019-09-08      813 次浏览

快速充电作为电池续航不足的一种解决方案,得到广泛的关注。


快充技术涉及到两大模块:一是充电装置,包括充电头、充电线、手机集成电路(IC)及算法;二是电池本身。可以这么说,电池本身的性质决定了快充的潜力,而充电装置的优劣就在于挖掘潜力的深与浅。


换句话说,电池本身的性质是“本质,如果电池技术得到了长足进步,那么续航问题就迎刃而解。但电池技术受限于物理与化学边界,想进步不是那么简单的。于是,各大手机厂商的快速充电技术主要是指充电装置上的创新。


充电装置端的快充技术


无论是OPPO的VOOC快充技术,还是高通的QuickCharge2.0技术,都属于充电装置端的快充技术,其本质都是:在一定的限制条件下,尽可能地提高到达电池的电压/电流。


一定的限制条件:对于手机电池来说,限制条件主要是安全性条件与耐久性条性。所谓安全性,就是指充太快也不要爆炸;耐久性条件,就是指充太快会使寿命衰减,但不要衰减得太快,至少能用一年。


尽可能地提高到达电池的电压/电流:OPPO的快充宣传强调“低电压高电流,这会带来误导:感觉像是在说快充分为两派,一是提高电流派,二是提高电压派一样。而实际上,我们可以将电池简单地看成一串电阻与电容的组合,任意时刻下电压是电流的单值函数,是一一对应的。


充电装置端的两种技术路线


那么,OPPO所谓的“低电压高电流是忽悠人吗?也不尽然,那只是营销时的一种口号罢了。我们都学过焦耳定律,发热功率=电流的平方*电阻。当快速充电时,发热功率就会过大,充电线、充电线两端的接口都会受不了。怎么才能把发热功率降下来呢?为了解决这个问题,技术路线分成了两派:


1)降电阻派:也就是OPPO的VOOC技术,大概思路就是把充电线加粗、充电线缆线路由普通的4针或5针扩充为7针等。线粗了、截面积增加了,电阻降低了,发热量也就降低了。


2)降电流派:充电功率=电流*电压,如果要降电流,那就要升电压。在充电头处升完电压之后,在手机集成电路再降下来,充给电池。这和咱们国家的“特高压输电工程的思路是一致的,这也就是高通的QuickCharge或MTKPEP。


从电压的角度来对比一下传统慢充、降电阻快充技术与降电流快充技术,如下图所示。


a)传统慢充技术中,充电头将220V降低到5V,通过充电线传输到手机的降压电路,将电压降低到3.3V-3.6V后再给电池充电。


b)降电流快充技术中,充电头将220V降低到9-12V左右,充电线电压高、电流低、发热小,再通过手机的新式降压电路(例如高通的QuickCharge技术),将电压降低到3.3V-3.6V再供给电池。


c)降电阻快充技术中,OPPO在充电头环节就把电压直降到3.3V-3.6V,充电线电压低、电流大,但由于线粗电阻小,发热也小。这样,手机端就不需要再次降压(图中是虚线),而可以直接供电给电池。


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