第四届中国(广州)国际电池与储能技术博览会
暨第九届中国锂电产业峰会

2019年5月7-9日 广州琶洲·国际采购中心1.2.3号馆
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不谈电池,我们从充电装置端谈了谈快速充电

发表时间:2016-05-19   浏览次数:
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核心提示: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。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Quick Charge2.0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Quick Charge或MTK PEP。

  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。

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  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Quick Charge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。

  两 派各有所长,OPPO的降电阻派的技术思路简单,研发周期也短,但问题在于充电头与充电线不兼容。如果OPPO派的快充得以发扬光大,从此除了苹果、安卓 充电头之外,又多了一个OPPO充电头。Quick Charge等的降电流派的优点就是与现有的USB头与线兼容。不仅与现有的兼容,还与下一代USB 接口USB Type C接头兼容。

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  而OPPO的VOOC接口与USB Type C是不兼容的,那就说明这种特立独行的充电技术,充电头、充电线、充电接口都不能通过规模化来降低成本。那么,当USB Type C接口的降电流派的快充技术也普及的时候,OPPO能不能扛得住不放弃自己的VOOC技术呢?

为什么充电装置的快充直到最近才进展飞速?

  通过以上分析,我们可以发现,快速充电也不是什么了不起的技术。本质上来说,电池并没有什么进步,只不过厂商开始在充电装置上花功夫了,开始挖掘潜力了而已。那么问题来了,为什么是现在,而不是几年前?我想有三个方面的原因:

  1、手机市场竞争激烈

  对 于每个厂商来说,国内的手机市场已经不再快速增长,如果要保持原有的份额必须在品牌与功能上进行差异化竞争。什么VR功能、3D扫描功能,估计不出几年, 都会加入到手机功能中去。对于快速充电这样一个还算比较刚需的功能来说,各厂商自然也不会放过。也许过一两年,这会成为手机的标配功能。

  2、电池厂商的电池质量趋于稳定

  笔 记本与手机催生了锂电池的第一个春天,性能与成本达到商用化的水平。光伏产业与电动汽车产业使锂电池的产业地位又上升一个档次,蕴育了一批具备一定技术水 平与制造水平的电池厂商,从鱼龙混杂、野蛮生长的状态中脱颖而出。这些电池厂的电池质量趋于稳定,安全性、一致性都比较好,电池的监管也日趋严格,这成为 了快速充电技术发展的基础条件。

  也就是说,在以前鱼龙混杂的状态下,是没有手机厂商愿意冒着爆炸的风险去量产快速充电技术的,得不偿失。

  3、手机厂商具备规模,具备一定的研发实力

  智能手机是一个历史大机遇,老的手机厂商倒下了一批:诺基亚、西门子、夏普等。浴火重生中,一批国产手机厂商站了起来,从一开始的“组装厂”发展到今天,完成了资本的积累与人才队伍的建设,具备一定的研发实力,这也是研发快充技术的基础。

  说 到国产手机厂商,大家最先想到的可能是“小米”或“魅族”。小米最早,也最典型。令人欣喜的是,发展到2016年,和小米体量相当、甚至更有潜力的国产手 机厂商已经崛起,他们也有实力去自主研发很多新技术,未来最新技术可能不再是苹果或三星首发,而是华为首发、OPPO首发了。