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先不谈隔空充电,都2021年了,手机快充技术为何还不通用?

乐鱼官网入口 动态 2021-12-02 13:55

忘带手机充电器时,想借同事的应急?如果品牌不同,你还未必快得起来。如今快充技术都有哪些流派?是什么阻碍了技术标准的统一?

近日,某手机品牌发布了全新旗舰机型。这款手机除了强悍的硬件配置以外,还支持55W快充——据坊间消息称,其升级版还有望支持120W快充,可以在5分钟内将电量为4500毫安时的电池充到41%,在23分钟内充满。

随着手机快速充电技术的发展和普及,如今“是否支持快充”已经成为许多消费者购买电子产品时重要的参考之一。但是目前市面上的快充多种多样,让人有点眼花缭乱,不同品牌手机之间的快速充电技术有时还难以混用,带来了尴尬的用户体验。

都2021年了,手机快充技术为何还是难以通用?未来的快充技术,有可能和充电接口一样,出现“一充统天下”的场景吗?

我们都知道“功率=电压×电流”,因此通过增大电流输入,或者提高电压输入的值,都可以提升手机充电功率,实现“快充”。自2018年以来,市面上的手机快充功率从18W逐渐拉高到40W乃至更高的65W。今年,手机行业有望迈进100W快充时代。

尽管原理上并不复杂,但多年以来,业内并没有在具体技术路线上达成一致,这或许正是如今快充技术“百花齐放,互不兼容”的根源所在。

芯片厂商是快充技术最早的主导者,例如高通的Quick Charge快充技术,是“高电压低电流”快充的典型方案,目前已经衍生到QC5.0。与前代产品相比,QC5.0的快充功率高达100W以上,理论上最快可以在5分钟内将电量为4500毫安时的电池充到50%,在15分钟内充满。另一家芯片厂商联发科,其Pump Express 快充技术与高通大同小异,也是保持恒定电流,通过加大充电器与手机USB端口的电压来实现更大的充电功率。

▲历代Quick Charge技术的充电速度变化(图片来源于网络)

按理说,智能手机厂商可以直接套用芯片厂商的快充技术,但这些所谓的“公有协议”参数设定较为保守、充电速度不够快,对产品的硬件要求也比较高。

于是乎,手机厂商为了实现“更好的体验”,纷纷自行研发了一些快充技术,对外宣称是“私有协议”(其实,既然是自家独有,叫“协议”就太过勉强,叫“私有标准”或许更合适)。例如,以充电作为核心卖点的OPPO手机,在2014年就推出了自研的“VOOC闪充”,开创了“低电压高电流”(5V/4.5A或4A)的先河。这种低压快充方式不仅更高效,还能降低发热。OPPO公司最新的“超级闪充”技术,已经可以支持125W快充,不过兼容性不高。

此外,华为也是自研快充技术的代表厂商,其技术发展已经经历了从快充(Fast Charge Protocol)到超级快充(Super Charge)的进化。

总体来说,如今快充领域产生了多种不同的“协议”,并分为两大阵营:联发科的 PEP、三星的 AFC、华为的 FCP、高通的 QC 等,都是属于“高压快充” 阵营;而 OPPO 的 VOOC、一加的 DASH、华为的 SCP、荣耀的 MagicPower 都属于“低压直冲”的阵营。

▲不同的手机品牌给出的快充方案也不尽相同,有以低压高电流技术为主的OPPO VOOC闪充,也有采用高电压快充技术的高通QC快充方案

对于普通消费者而言,市面上五花八门的快充技术不仅让人眼花缭乱、分不清楚,有时还会产生关键时刻无法快充的窘境。

手机快充为何不能混用?中国科学院上海硅酸盐研究所的高级工程师刘占强告诉记者:这是因为充电器与手机识别差异造成的——手机内有一个专用充电芯片,而充电器内也集成了专用的识别IC,只有通过数据线连接的手机和充电器内两颗IC芯片相互识别、认证之后,才能激活快充功能。

如果是协议相同、功率相同的设计,不同品牌的快充是可以混用的,例如小米和三星的部分手机、华为和荣耀的部分手机。

如果遇到协议相同,但功率不同的充电器,手机就会自动降低到低功率档位充电,这在同一品牌的迭代产品上比较常见,比如华为P40和P30。

如果充电协议不相同,则二者在理论上是不能兼容的,这时手机就会自动调整为5V/2A(也即10W)的标准充电模式。例如用华为的40W充电器给65W快充的OPPO手机充电时,充电功率只有10W。

▲手机闪充示意图

不过,目前有些手机也可以同时支持两种甚至更多的快充协议,比如三星旗舰机配备自家的AFC快充标准,同时兼容高通QC快充标准;小米旗舰机能同时支持私有快充协议和公有快充协议。其实,做到这一点并不难:手机厂商只要投入资金,就能够从不同快充供应商处获得不同的解决方案,从而带给自家用户更好的使用体验。

那么,混用快充是否会损害手机电池呢?刘占强表示,锂电池寿命和电池的总充电电量有关,和充电次数无关。目前没有研究表明混用快充会影响手机正常使用,深放深充和浅放浅充对于锂电寿命的影响相差不大。

“尽管快充的损害稍微会比普通充电状态要大一点,但在目前快充技术的各种保障下,对电池的损害是可控的。”刘占强说。但他也呼吁“希望国家或者有关部门尽快出台统一的充电标准,才能从根本上减少混用”。

在智能手机行业快速发展的当下,有没有一种快充技术的统一标准,有可能结束“混战”局面?其实这个标准早在2017年就诞生了,这个标准被称为USB-PD 3.0,也叫PD协议。

该协议是由非营利组织USB开发者论坛(USB-IF)提出,作为所有USB接口未来“公版方案”的超级快充技术。它的充电功率高达100W,放在4年前,已经是很顶级的水准了。

为了提高兼容性,USB-IF协会表示将负责USB接口的全球研发和迭代工作。理论上来说,只要是使用USB Type-C接口供电的设备,不管是智能手机、笔记本电脑还是台式机显示器,都可以使用USB-PD 3.0快充协议进行供电。

▲某些PD充电器上设置了多个充电口(图片来源:知乎)

遗憾的是, PD协议在现实中没有得到普及——手机厂商继续各自为战,五花八门的快充技术越来越多了。

其实,无线充电领域的情况也类似。虽然有无线充电联盟制定的“Qi无线充电协议”,但主打无线充电的小米、OPPO和华为等厂商,均采用私有协议完成充电,目前使用公有协议的只剩三星和苹果了。

为什么会出现这种情况?通信行业专家、飞象网CEO项立刚分析认为:公有协议大多是由芯片或者配件厂商提供技术支持,这些厂家没有产品,自然希望技术开源、被更多地采用;另一方面,私有协议大多数是手机厂商提供技术支持,从专利技术角度来看,厂商肯定希望技术独享。

其次,尽管快充的充电功率理论上可以达到100W,但QC和PD等公有协议出于兼容性考虑,不会把手机端功率做得太高。但在国内,激烈的竞争环境迫使手机厂商必须把充电功率当做卖点,这也是他们纷纷放弃公有协议的重要原因之一。相较而言,外国厂商在这方面就“淡定”了许多。比如苹果公司直到iPhone 11Pro发布时才推出了所谓的“18W快充”。

▲坚持“不用”快充的苹果手机,受到了不少用户的“吐槽”

另外,从销售策略的角度来看,正因不同品牌手机的快充技术兼容性不好,消费者就必须购买原厂配件。“对于手机企业来说,这是一笔利润可观的营收额。如果开放相关技术,他们还能获得一笔价值不菲的专利费,可谓一举多得。”项立刚说。

从过去的经验来看,技术标准推动行业进步的同时,也可能阻碍技术的发展:一旦某种行业标准被广泛接受,也就意味着失去了创新的空间。项立刚认为,在当下手机快充技术不断发展的背景下,一统天下的“公有协定”很难出现。但到了未来技术比较成熟时,标准自然就成型了。这方面比较典型的案例,就是手机充电器接口的演进。

但业内也有观点认为,尽管PD协议目前“不受待见”,但它未来实现“大一统”依然是行业趋势。PD快充的优势在于涵盖了“高压低电流”与“低压高电流”两种模式,所以兼容性也更好。

▲USB开发者论坛提出的可编程电源(PPS),可以根据设备充电状态更智能地调控充电电压/电流,使充电更高效的同时还能有效解决充电发热问题(图片来源:少数派)

据了解,目前USB-IF组织的会员已经达到1000多家,并获得了苹果、三星、华为在内的众多手机厂商与硬件厂商的支持。或许在未来三五年,更多手机充电器在支持自家协议的同时,也将同时兼顾QC、PD等共有协议。

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