这是手机。一部充电的手机。
拔掉插头,带到生活中来,那就是我们的钱包,在船上为购买我们喜欢的东西而支付。(约翰f肯尼迪)。
它是我们的餐厅, 想吃什么都可以找到最适合的口味。它是我们的相机,任何时间都可以拍摄尴尬瞬间……啊不,是美丽瞬间。
它是地图,是钥匙。是音乐播放器、游戏机、笔记本、书籍、录音机,是证明我们健康状态的载体……手机每天会帮我们处理很多事情,而我们每天也需要为手机做一件事,那就是:
充电。
就像工资越多越好,饭菜越香越好,照片越美越好一样,充电当然也是越快越好。可你,真的知道什么是手机快充吗?手机快充的时候发生了什么?100w的超级快充真的安全吗?要搞明白这一切,我们还得从快充的历史说起。
一分钟,看完15年快充史
在很久很久以前,电子产品的充电接口跟数据接口是分开的。但随着成本和体积等等方面的考虑,USB逐渐取代了充电口的工作,但大伙儿很快发现,这个“临时工”有点小问题:因为设计之初并没考虑到充电用途,USB允许给出的最大电流只有500mA。在MP3和功能机时代还算勉强,但面对越来越大的电池,0.25卢的充电功率很快就不够用了。
终于到了2007年,USB标准组织制定了第一版电池充电规范BC 1.0,把最大电流放宽到1.5A。然而在接下来的几年里,USB组织的充电标准,就像给青春期的小孩儿买衣服一样——鞋永远没有脚长得快。
2007年问世的不光有USB充电标准,还有第一代iPhone。1400mAh电池,熟悉的5V1A充电器。从它开始,手机的性能越做越强,屏幕越做越大,电池也跟着不断膨胀。4年后,Galaxy Note已将电池容量冲到了2500mAh,可USB充电规范经过两次修订,功率却始终没有再进一步。
面对越来越长的充电时间,芯片和手机厂商们,终于坐不住了。
USB充电规范拉垮,其实还是历史遗留问题。这玩意儿设计的时候就没考虑过用来充电,更别说快充了。当时手机上常见的micro B接口只有一对供电触点,能承受的最大电流也就2A左右,再往上加,尾插就要冒烟了。
众所周知,功率等于电流和电压的乘积,电流上不去,那就加电压。高通在2014年推出的QC 2.0标准,就采用了9V2A高电压方案。在标准micro B接口上实现了18W的快充功率。联发科同时期搞出的PumpExpress,也是差不多的思路。
跟这两位相比,OPPO拿出的方案可以说是“力大砖飞”,一对电源线不够用?那就再加一对。第一代VOOC闪充使用了魔改版本的micro USB接口,针脚从5pin增加到了7pin,数据线也是能承受4A大电流的特制款,比标准产品明显粗了一截。采用这套方案的Find 7在2014年做到了20W,R5做到了25W。你可能不记得手机,但一定记得这句广告:充电5分钟,通话2小时。
试图从根本上解决问题的,还有掉线4年的USB标准组织。同样在2014年,Type-C接口标准横空出世。新标准把供电线路从1对增加到了4对,不用魔改,直接官方拉满。同时线材也不再是瓶颈了,一条标准的Type-C线至少能承受3A电流,规格足够且带有Emark芯片的可以开放到5A。同步推出的USB PD 2.0标准,则定义了最高100W的供电功率。上到电脑下到耳机,全都能充。
现在,短板轮到电池了。
给电池充电有点像给气球打气,吹得太凶可是会boom的。就如同气球有材料薄厚之分一样,电池能承受充放电流的能力也有所不同,这被称为充电倍率,简称C数,数字越大,代表电池越“结实”。早期的电池可能只有0.5到1C左右,随着锂电池材料和工艺的进步,现在已经可以做出容量大、充电倍率高的快充电池了。
还没完,仍旧以吹气球为例,充气过程中遇到的阻力并不是恒定不变的,而是越到最后阻力越大。所以充电的电流和电压要随时调整,先快后慢,才能同时保证速度和安全性。换句话说,充电头应该更智能。
于是2016年,高通的QC 3.0引入电压调整机制,可以以0.2v为单位动态变化。之后公布的QC 4.0和USB标准的PPS协议,将电压步进进一步细化到了0.02v,对充电过程的把控更加精细。
这还没完。随着快充功率从18W一路涨到120W,头的体积也越变越大。如果还用旧的设计方案,手机充电器会变成笔记本那样的大砖头。好在2018年开始,氮化镓技术让充电头的体积缩小了不少,我们才能在一个相对正常的体积下,拥有高达120W的快充功率。
15年,从接头、线、电池再到充电器全方位进化,这才有了我们今天用的手机快充。有了它,你才能在短短30分钟内补到80%以上的电量,充的更快,玩的更过瘾。
这样的快充完美了吗?不,问题更多了。
不会爆炸!快充3大「天问」一次说清
我用别人的120W快充给我的苹果手机充电,也能和他一样快吗?
不,就像你买了电竞手机也上不了钻石一样,再高功率的充电头,也没法让你的iPhone突破20W。
手机快充是个“木桶效应”的完美例子:你能激活的最大功率,取决于头、线、手机三者当中配置最差的那个,把iPhone插在120W的充电头上,头120W,手机最大20W,A2L的充电线最多支持5V 2.4A,也就是12W。所以这样充最多只能吃到12W。
当然这里也有人为的因素:目前国内华、米、O、V四大家的高功率快充,全部是私有加密的,即便头、线、手机三者的最高功率都一样,他们也会因为无法互相交流而牵手失败。
我们也找来了,华为P40、小米10至尊版、一加8T、iQOO 7 四台机器,分别测试了他们的原装充电器和几款手机之间的快充兼容性。不出所料,四台手机都只有原配才能开启最高功率,一旦混用充电功率就断崖式下跌。
当然,这里也有USB标准不给力的关系。100W以上的超高功率快充没有统一标准,大家互不通用倒也正常。
至于那些功率低还加密的……就只能说是感知很差,徒增开销了。毕竟做手机不赚钱就是交个朋友,但配件是真赚钱,恶性赚钱。
充电的时候手机发热!快充会不会让它爆炸啊?
放心吧,没那么容易炸的。
手机快充主要有两种危险因素,充电过程中温度太高、或是满了之后继续过度充电,都可能导致电池boom。不过锂电池发展了这么多年,这些其实都已经不是问题了。
现在的手机内部往往装有多个温度传感器,向系统实时报告内部各元件的温度,包括电池。如果温度允许,手机就会请求较高的充电功率,加快速度,如果温度过高,手机就会减缓甚至完全停止充电,以防可能出现的危险状况。效率更低的无线快充还会在充电座上加装散热风扇,主动降温提速。
过充电就更不是问题了。现在的锂电池都有对应的保护电路,它就像马桶水箱里的浮球阀,能在电池接近充满时自动断开,防止过充。2015年8月1日起开始实施的GB31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求》,也对手机电池在短路、高温、过充电等等情形下的表现做了强制规定。只要买的是正规产品,一般情况下不用太担心。
嗯……一般情况下。
他们都说快充伤电池,是真的吗?
确实伤电池,但你也不用太在乎。
对锂电池来说,高温、快充、长时间保持满电,都会让它英年早逝。早在2002年就有研究指出,锂离子电池的寿命受充电条件影响最大,过高的充电截止电压和长时间浮充,是锂离子电池寿命的「头号杀手」。03年的另一篇论文《Study of life evaluation methods for Li-ion batteries for backup applications》的研究显示,温度每上升15摄氏度,或是充电电压每上升0.1V,电池的寿命,就会减半。
所以,低温慢充,别充太饱,才是手机电池的“延寿密法”。
iPhone在设置-电池-电池健康里提供的“优化电池充电”就是这样,以隔夜充电为例,它会在电池充到80%左右之后暂停,直到快起床时再充到100%。避免高电压状态下的长时间浮充,延长电池寿命。
但随着电池技术的进步,今天的手机厂商似乎已经做到了快充、寿命两不误。根据公开资料,华米OV四家主流大厂都做到了800次充电循环后80%以上的剩余容量,最高可以做到1000次循环后剩余容量仍大于90%。所以说2到3年一换机的同学,倒也大可不必这么折腾。大胆充,放心用,等到卖咸鱼那天,手机走的比电池早。
充电的未来,是「忘掉充电」
从当年的10W走到今天的120W,从palm点金石走到55W的无线快充,难道这,就是充电方式的尽头了吗?
当然不是。
伟大的科幻作品往往带有预言性质,如果你读过三体,那你应该记得书里描绘的未来生活:电力传输完全是无线式的,电器不再需要线和电池,能量就像魔法一样凭空流动。
不是“无线充电”,而是“无线供电”。从1899年特斯拉的无线输电塔,再到今天各种研究机构的技术演示……虽然它还没有走入日常生活,但正离我们越来越近。
这对手机来说可能有些鸡肋,但对体积更小,电池容量注定有限的AR眼镜来说,或许无处不在的无线能源,才是更好的解决方案。就像大刘的想象一样,快充的尽头,是让“充电”这个概念,彻底消失。
然而,还有一个副作用,没有人提到:电力越满,充的越快,你对手机越依赖。猜你喜欢的算法,精心设计的UI,永无尽头的信息流……这些设计的目标只有一个:把你的时间留在手机上。
一直满电的状态,消磨的不只有电池健康度,还有你的专注力。越来越快的充电,到底是节省了你的时间,还是偷走了你的时间?
本文作者极果普通用户:D.K.