快充給手機充電有安全隱憂嗎?

快充給手機充電有安全隱憂嗎?

隨著手機進入到智慧機時代,人們對於智慧機的依賴程度與日俱增,可以看到的是,手機的螢幕變得越來越大,但是電池容量考慮到輕薄,卻一直沒有很大的突破,於是手機的續航能力被一次又一次被關注,不知引得多少用戶吐槽。不過面對電池技術的瓶頸,很多技術人員也是徒呼奈何,正是在這樣一個背景下,解決方案出現了,它就是快充。

既然電池本身續航能力不夠,那麼從充電速度上著手確實是一個不錯的解決之道,在目前市面上的產品中,採用的快充方案大致有四種,即高通的QuickCharge版(如QC2.0 、QC3.0),聯發科版(Pump Express和Pump Express plus),OPPO的VOOC,以及TI的Maxcharge。

最後一種方案實際上同時兼容了高通QC2.0版和聯發科Pump Express協議,可以看做是在原有USB 5V充電技術上進行突破的綜合版本,所以一般我們都將主流的快充技術分為前三種。

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我們知道,幾種快充方案在速度上,相比於此前的充電效率,要提高了很多倍,其中比較令人耳熟能詳的廣告文案便是“充電5分鐘,通話XX小時”。這就不免令人懷疑,在如此告訴的充電效率下,安全性真的能夠保證嗎?

快充為何能縮短時間

想要探究安全性,我們還是要先從理論開始補習,至少,我們也要先了解快充的原理,那麼快充為何能夠縮短時間呢?從物理計算公式上來說,功率(P)=電壓(V)x電流(I),在電池電量一定的情況,功率標誌著充電速度,套用這個公式,我們再來看三種快充方案,就會比較好理解了。

VOOC

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低電壓高電流模式

首先來說一下較早的快充方案VOOC吧,該方案是採用了低電壓高電流模式,簡單來說,就是在電壓一定的情況下,通過增加電流,使用並聯電路的方式進行分流,進行並聯分流之後,每個電路所分擔的壓力會變小,而在手機中也進行同樣的處理,每條電路所承受的壓力也會變得更小,從而在保證充電速度的同時,也能減少手機充電時適配器與手機的發熱情況。

相信很多朋友都知道,OPPO的閃充充電線纜線路採用了7針的設計,就是為了解決大電流在傳輸線路裡的損耗過大的問題,電池的觸點也相應增加,並採取了一定的均流措施,也是為了解決大電流下電池發熱問題。

同時,VOOC使用了MCU單晶片微型計算機來取代傳統充電電路中的降壓電路。智慧的MCU管理晶片可以​​自動識別當前充電設備是否支持VOOC閃充,以確定是否採用閃充模式。

Quick Charge

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高電壓高電流模式

相比於VOOC,高通Quick Charge 2.0採用了一種不一樣的方式,高電壓高電流模式,顧名思義,也就是同時增大電流與電壓,通過前面的公式P=VI,我們可以發現,這種方式是增大功率最好的方法,不過其中的弊端是增大電壓的同時會產生更多的熱能,這樣其中所消耗的能量就變多了,而且電壓與電流也無法無限制的隨意增大。

好在為了彌補消耗增加的不足,高通推出了Quick Charge 3.0方案,採用了“最佳電壓智慧協商”(Intelligent Negotiation for Optimum Voltage,INOV)算法,可在任意時刻實現最佳功率傳輸,且最大化效率。與Quick Charge 2.0相比,可以提高快速充電速​​度最高達27%,減少功率損耗最高也可以達到45%。

而且在充電電壓方面,Quick Charge 2.0提供5V、9V、12V和20V四檔充電電壓,Quick Charge 3.0則以200mV增量為一檔,提供從3.6V到20V電壓的靈活選擇。這樣就使其能夠適應各種手機,允許手機獲得恰到好處的電壓,達到預期的充電電流,從而最小化電量損失、提高充電效率並改善熱表現。

Pump Express

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高電壓恆定電流模式

與Quick Charge 2.0相似,Pump Express由於提高了充電器的輸出電壓,突破了充電電流的限制。同時缺點也與QC2.0類似,由於充電器的調壓檔跨度比較大,導致手機端充電路效率偏低。

於是MTK Pump Express Plus快充技術應運而生,其與高通Quick Charge 3.0類似,增加了調壓檔數,每檔200mV。手機可以根據電池當前電壓以及充電環路衰減,向充電器申請合適的電壓,以達到以電效率的最大化,以進一步降低手機在充電過程中的發熱量。

快充是否會影響電池使用壽命?

看過了幾種快充方案,回到問題上,快充是否會影響電池使用壽命呢電?其實電池快充技術對於電池壽命的影響的說法最早從消費電子時就存在了,不過這一說法真正的被外界擔憂,還是出現在電動車剛興起的時候,當時充電樁和充電站還非常稀缺。

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所以為了保證充電速度,一部分充電站使用了直流電,能夠讓電動車在短時間內充滿盡可能多的電量。所以,問題便自然而然的出現了,因為在技術不成熟的情況下,用直流電頻繁的快充,勢必令電池的壽命縮短。

不過,美國能源部SLAC國家加速實驗室中,一支由來自於史丹佛大學和史丹佛材料與能源科學研究所的研究團隊最新研究發現,這種說法很可能是錯誤的。快速充電或者快速放電,對於電池本身是有影響的,但或許並沒有大家之前所想像得那麼嚴重,而慢充,對於電池的益處也並沒有那麼大。

我們都知道,電池的充放電過程,就是陰極與陽極釋放和吸收離子的過程。而這這個過程中,電池電極的變化是決定電池壽命的因素之一。但是直到這項研究之前,電極在充放電過程中的變化一直並沒有被充分地理解和認知。

在電池充放電的時候,電池的陰極與陽極會隨著離子的釋放和吸收而縮小和膨脹,這也是電池電極會受到損耗和損傷的主要原因之一。在研究時,科學家們選擇了磷酸鐵鋰電池作為觀察對象。在觀察中發現,如果材料中的大多數或者所有的離子都參與到充放電過程中,那麼這些離子被釋放和吸收的速度就會放緩,也會更加統一。

所以,對於快充對於電池的影響,我們還是要辯證的看,對於不支持快充的手機來說,如果採用大電流或者大電壓的充電器,設備無法承受如此高的電流電壓,電池自然會出問題,不過只要你使用的是原廠配套的充電器或者是其認證的配件,就不必擔心。

或者直接充電腦的USB介面上充電,任何設備幾乎都不會有問題。這也是此前很多專家建議大家用原廠充電器的原因。

每款設備在出廠前,都會有一系列的監測機制,對於電流電壓的承受力,也都會有一個標準,只要不超過這個標準,就不會有太大的影響。我們前面也提到,電壓、電流和電阻都是相互聯繫的,電壓越高,電流會更高效,不過高電壓也會更危險,所以就需要一個智慧的電壓控制器來監控電壓並依此調節送入設備的電壓和電流,而大部分充電器以及手機都是擁有這一功能的。

至於快充,在我們分析過其原理後,更能夠確認其保護機制,比如高通以及聯發科的解決方案,即便自動分檔的每個檔位斷檔較大,那麼對於電池的影響也是極其有限的。

快充的安全性到底有沒有保障?

那麼快充的安全性到底有保障嗎?這個可以舉個簡單的例子,比較利於理解,可以想像電池是一個水球,那麼在水球小的時候,我們可以很隨意的快速加水,不過當水量達到一定的程度,水球承受能力快達到臨界值,如果繼續快速加水,很可能把它水球弄爆炸。

所以為了保證水球不爆炸,最後階段就要減小水量,控制得當,就可以在水球不爆炸的情況下把水球灌滿。

而結合快充,我們看到不管是哪種快充協議,都是前期​​爆發式充電,將效率最大化,而到了90%的電量後,則進入涓流充電,充電器與設備裡的晶片協同工作,以控制進入電池的電流,達到充電5分鐘,通話幾小時的快充效果。

正是因為有了這樣的協同工作,所以根據手機的情況,控制好電流,在安全性上就不會出現太大的問題。當然,這一切都需要手機與充電器相匹配才行,如果採用早期不支持自動調檔的快充充電器,為不支持快充的手機充電,還是可能出現安全性的問題,所以在匹配充電器的時候,大家還是多費心研究一下比較好。

出處:網易科技

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