从闪充到超级闪充,OPPO是如何把充电高速路改造成立交桥的?
从闪充到超级闪充,OPPO是如何把充电高速路改造成立交桥的?2014年Find 7诞生,凭借VOOC闪充让它成为彼时充电最快的手机产品。如今,经历了闪充技术的迭代,OPPO重启Find 系列,直接在Find X兰博基尼版及超级闪充版上带来了超级闪充SuperVOOC。
35分钟充满一部手机
四年前,VOOC闪充打出的“充电五分钟,通话两小时”传遍大街小巷。四年后,OPPO又试图通过SuperVOOC超级闪充让你牢牢记住“35分钟充满一部手机”。
也就是说,当你在使用Find X超级闪充版及兰博基尼版时,SuperVOOC超级闪充则是提供了在手机上,让你拥有了一个类似跑车发动机的能力。
2014年,智能手机处于一个野蛮生长的状态,年初的时候全球智能手机年出货量已经突破10亿部大关。然而,彼时的手机市场不仅山寨厂商层出不穷,智能手机的功能也是备受用户诟病,但另一方面随着头部手机厂商凸显,用户在选择产品上逐渐进入一个成熟期。
续航,当时成为用户选择智能手机考量的关键因素,倒逼手机厂商在续航上做功夫,以满足消费者的硬性需求。两种改变续航的解决方案摆在厂商面前:锂电池、石墨烯,他们期望从电池材料突破。
问题来了,锂电池技术更新受阻,无重大突破,石墨烯电池遥遥无期,手机续航就不得不从手机充电下手找出路。OPPO瞅准这一时机,拿出了VOOC闪充技术,并且通过Find 7旗舰机在舞台上亮相,随后更是在旗下R系列、N系列覆盖使用,在安全性和用户体验上充分得到了验证。
数据显示,截至目前累计搭载VOOC闪充的OPPO手机出货量已经超过9000万台。
VOOC闪充研发成功对于其他手机厂商是冲击性的,谁也没想到OPPO会一声不吭的放出了这样一个大招。要知道,当年手机产业链市场,只有三家公司掌握了快充的核心技术,除了OPPO,其它两家高通和联发科均是芯片厂商,OPPO是唯一一家手机终端厂商。
VOOC闪充技术,带来的直接好处是把充电速度提升了4倍,同时这项技术的落地实践也驱动了行业对充电技术的变革,在过去几年快充技术快速发展,行业普遍采用高电压低电流快充方案的情况下,OPPO另辟蹊径采用了低电压大电流的充电方案。
在那之后,几乎所有手机厂商都开始在快速充电层面下功夫,快速充电也开始成为智能手机的标配。
接下来的事情就很明晰了,OPPO凭借“充电五分钟,通话两小时“,让VOOC闪充火遍大江南北。如今,升级后的超级闪充SuperVOOC伴随着Find X超级闪充版及兰博基尼版而来,又一次对“怎样充电还可以更快”发出挑战。
是时候披露一下闪充背后的技术难题了
事实上,纵观当下手机市场,主流的快充方案是以OPPO的VOOC闪充为代表的低电压大电流方案,以及以高通的QC为代表的高电压低电流方案。两种方式都可以实现快速充电,但背后的原理却不甚相同。
现在,是时候来科普下VOOC闪充技术是如何实现的了,以及OPPO如何把市场上常见的18W-22.5W充电功率提升到SuperVOOC超级闪充的50W。
如前文所说,当前电池材料技术没有实质性突破的情况下,提升快充速度的发展方向只能集中在提高充电的功率上,而提高充电功率最直接的方式就是电流和电压,VOOC也不例外。
为了研发出功率高达50W的SuperVOOC超级闪充,OPPO前期做了一系列尝试和探索。
第一种解决方案,从提升电流方向的切入。对于电芯来说,一般充电的电压和电芯的电压接近(适配器)才是安全的,同时也是效率较高的,OPPO最初的设想是把提升电流到10A,电压维持在5V,但大电流带来的最大问题就是发热,并且高于以往充电时的4倍,这个量级的发热提升对于包括适配器、线材、接口、电池的整个充电电路来说是很严重的问题。
如果想解决大电流下的发热问题,就必须要减小在充电电路中各个器件的阻抗,但是按照以上标准去制造这些器件的话,就带来了限制:器件的制造难度以及最终制造出来的形态不美观,这就意味着提升电流的方式受到的客观限制太多。
于是,OPPO开始测试,如果从提升电流的方向转向提升电压的方向是否可行?同样面临着很多的问题。
首先,简单粗暴的去直接提升电压,对于手机电芯来说是不现实的,因为手机电芯存在耐受电压的限制,一般都是比电芯本身电压略高一点,非VOOC方案的高电压快充方案,虽然适配器输出的是高电压,但是在手机内部会有一个降压的机制,降到电芯能够承受的电压,一般为5V以下,所以提高电压一定要解决电芯电压的问题。
“把高速路改造为立交桥”
如何解决电芯电压?OPPO的解决方案是,在SuperVOOC版的手机上采用串联双电芯设计。“如果电流超过5安培左右的话,实现难度、成本控制难度就会面临很大的挑战,可能努力能做到,但是它会花很多的工夫,我们就通过把单电芯变成双电芯”,OPPO研究院硬件研究中心电离层实验室负责人张俊表示。
串联双电芯,简单来说就是根据串联分压的原理,在适配器端输出的高电压加载到电芯上,每块电芯上的电压只有输出电压的一半,这样一来,在充电过程中每块电芯的电压就会保持在安全电压以下,并且串联双电芯分压避免了高电压进入手机内部再降压的过程。同时串联的双电芯流过的都是不变的大电流,所以整体的功率是加倍的。
张俊把VOOC比喻为一条高速公路,串联双电芯直接把两条高速公路并在一起,相当于加了一个立交桥,效率提升1倍。
双电芯解决了充电过程中的稳定性,但是问题又接踵而至,那就是双电芯在放电过程中的,由于串联的电芯要给手机供电时,总电压是相加的,这个电压又无法直接给手机供电,必须要降压。
于是,为了在电池输出端将低电压,SuperVOOC采用了电荷泵技术(Chargepump),天生就具有1/2高效率降压功能,比如输入的功率是8伏,就可以直接降到4伏去。
电荷泵也称为开关电容式电压变换器,是利用电容器储能的器件,它能使电压成倍升高或降低,一般用在高电压低电流方案的充电过程中降压,而OPPO巧妙的将它用在了电芯的放电过程中,利用电荷泵可以给双电芯的电压减半,达到能够给手机供电的电压。
值得一提的是,针对电荷泵降压,OPPO还为其设计了一个独立的降压芯片,来控制整个放电电路。
可见,超级闪充这个手机上的“发动机”,不仅限于一个充电的角色,而是协调着整个手机核心部件充电、放电,甚至是使用过程中的平衡性。
显然,从VOOC闪充到SuperVOOC,每一次技术升级背后都充满着假设、推翻、再重来的过程,最终才得出一个可投入使用的解决方案。我们也不难看出,一项新技术的诞生,从来都不是一蹴而就,这背后的研发历程是用户看不到的,但好在作为消费者的我们有机会体验到了,感知到了。
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