從閃充到超級閃充,OPPO是如何把充電高速路改造成立交橋的?
從閃充到超級閃充,OPPO是如何把充電高速路改造成立交橋的?2014年Find 7誕生,憑借VOOC閃充讓它成為彼時充電最快的手機產(chǎn)品。如今,經(jīng)歷了閃充技術的迭代,OPPO重啟Find 系列,直接在Find X蘭博基尼版及超級閃充版上帶來了超級閃充SuperVOOC。
35分鐘充滿一部手機
四年前,VOOC閃充打出的“充電五分鐘,通話兩小時”傳遍大街小巷。四年后,OPPO又試圖通過SuperVOOC超級閃充讓你牢牢記住“35分鐘充滿一部手機”。
也就是說,當你在使用Find X超級閃充版及蘭博基尼版時,SuperVOOC超級閃充則是提供了在手機上,讓你擁有了一個類似跑車發(fā)動機的能力。
2014年,智能手機處于一個野蠻生長的狀態(tài),年初的時候全球智能手機年出貨量已經(jīng)突破10億部大關。然而,彼時的手機市場不僅山寨廠商層出不窮,智能手機的功能也是備受用戶詬病,但另一方面隨著頭部手機廠商凸顯,用戶在選擇產(chǎn)品上逐漸進入一個成熟期。
續(xù)航,當時成為用戶選擇智能手機考量的關鍵因素,倒逼手機廠商在續(xù)航上做功夫,以滿足消費者的硬性需求。兩種改變續(xù)航的解決方案擺在廠商面前:鋰電池、石墨烯,他們期望從電池材料突破。
問題來了,鋰電池技術更新受阻,無重大突破,石墨烯電池遙遙無期,手機續(xù)航就不得不從手機充電下手找出路。OPPO瞅準這一時機,拿出了VOOC閃充技術,并且通過Find 7旗艦機在舞臺上亮相,隨后更是在旗下R系列、N系列覆蓋使用,在安全性和用戶體驗上充分得到了驗證。
數(shù)據(jù)顯示,截至目前累計搭載VOOC閃充的OPPO手機出貨量已經(jīng)超過9000萬臺。
VOOC閃充研發(fā)成功對于其他手機廠商是沖擊性的,誰也沒想到OPPO會一聲不吭的放出了這樣一個大招。要知道,當年手機產(chǎn)業(yè)鏈市場,只有三家公司掌握了快充的核心技術,除了OPPO,其它兩家高通和聯(lián)發(fā)科均是芯片廠商,OPPO是唯一一家手機終端廠商。
VOOC閃充技術,帶來的直接好處是把充電速度提升了4倍,同時這項技術的落地實踐也驅(qū)動了行業(yè)對充電技術的變革,在過去幾年快充技術快速發(fā)展,行業(yè)普遍采用高電壓低電流快充方案的情況下,OPPO另辟蹊徑采用了低電壓大電流的充電方案。
在那之后,幾乎所有手機廠商都開始在快速充電層面下功夫,快速充電也開始成為智能手機的標配。
接下來的事情就很明晰了,OPPO憑借“充電五分鐘,通話兩小時“,讓VOOC閃充火遍大江南北。如今,升級后的超級閃充SuperVOOC伴隨著Find X超級閃充版及蘭博基尼版而來,又一次對“怎樣充電還可以更快”發(fā)出挑戰(zhàn)。
是時候披露一下閃充背后的技術難題了
事實上,縱觀當下手機市場,主流的快充方案是以OPPO的VOOC閃充為代表的低電壓大電流方案,以及以高通的QC為代表的高電壓低電流方案。兩種方式都可以實現(xiàn)快速充電,但背后的原理卻不甚相同。
現(xiàn)在,是時候來科普下VOOC閃充技術是如何實現(xiàn)的了,以及OPPO如何把市場上常見的18W-22.5W充電功率提升到SuperVOOC超級閃充的50W。
如前文所說,當前電池材料技術沒有實質(zhì)性突破的情況下,提升快充速度的發(fā)展方向只能集中在提高充電的功率上,而提高充電功率最直接的方式就是電流和電壓,VOOC也不例外。
為了研發(fā)出功率高達50W的SuperVOOC超級閃充,OPPO前期做了一系列嘗試和探索。
第一種解決方案,從提升電流方向的切入。對于電芯來說,一般充電的電壓和電芯的電壓接近(適配器)才是安全的,同時也是效率較高的,OPPO最初的設想是把提升電流到10A,電壓維持在5V,但大電流帶來的最大問題就是發(fā)熱,并且高于以往充電時的4倍,這個量級的發(fā)熱提升對于包括適配器、線材、接口、電池的整個充電電路來說是很嚴重的問題。
如果想解決大電流下的發(fā)熱問題,就必須要減小在充電電路中各個器件的阻抗,但是按照以上標準去制造這些器件的話,就帶來了限制:器件的制造難度以及最終制造出來的形態(tài)不美觀,這就意味著提升電流的方式受到的客觀限制太多。
于是,OPPO開始測試,如果從提升電流的方向轉(zhuǎn)向提升電壓的方向是否可行?同樣面臨著很多的問題。
首先,簡單粗暴的去直接提升電壓,對于手機電芯來說是不現(xiàn)實的,因為手機電芯存在耐受電壓的限制,一般都是比電芯本身電壓略高一點,非VOOC方案的高電壓快充方案,雖然適配器輸出的是高電壓,但是在手機內(nèi)部會有一個降壓的機制,降到電芯能夠承受的電壓,一般為5V以下,所以提高電壓一定要解決電芯電壓的問題。
“把高速路改造為立交橋”
如何解決電芯電壓?OPPO的解決方案是,在SuperVOOC版的手機上采用串聯(lián)雙電芯設計?!叭绻娏鞒^5安培左右的話,實現(xiàn)難度、成本控制難度就會面臨很大的挑戰(zhàn),可能努力能做到,但是它會花很多的工夫,我們就通過把單電芯變成雙電芯”,OPPO研究院硬件研究中心電離層實驗室負責人張俊表示。
串聯(lián)雙電芯,簡單來說就是根據(jù)串聯(lián)分壓的原理,在適配器端輸出的高電壓加載到電芯上,每塊電芯上的電壓只有輸出電壓的一半,這樣一來,在充電過程中每塊電芯的電壓就會保持在安全電壓以下,并且串聯(lián)雙電芯分壓避免了高電壓進入手機內(nèi)部再降壓的過程。同時串聯(lián)的雙電芯流過的都是不變的大電流,所以整體的功率是加倍的。
張俊把VOOC比喻為一條高速公路,串聯(lián)雙電芯直接把兩條高速公路并在一起,相當于加了一個立交橋,效率提升1倍。
雙電芯解決了充電過程中的穩(wěn)定性,但是問題又接踵而至,那就是雙電芯在放電過程中的,由于串聯(lián)的電芯要給手機供電時,總電壓是相加的,這個電壓又無法直接給手機供電,必須要降壓。
于是,為了在電池輸出端將低電壓,SuperVOOC采用了電荷泵技術(Chargepump),天生就具有1/2高效率降壓功能,比如輸入的功率是8伏,就可以直接降到4伏去。
電荷泵也稱為開關電容式電壓變換器,是利用電容器儲能的器件,它能使電壓成倍升高或降低,一般用在高電壓低電流方案的充電過程中降壓,而OPPO巧妙的將它用在了電芯的放電過程中,利用電荷泵可以給雙電芯的電壓減半,達到能夠給手機供電的電壓。
值得一提的是,針對電荷泵降壓,OPPO還為其設計了一個獨立的降壓芯片,來控制整個放電電路。
可見,超級閃充這個手機上的“發(fā)動機”,不僅限于一個充電的角色,而是協(xié)調(diào)著整個手機核心部件充電、放電,甚至是使用過程中的平衡性。
顯然,從VOOC閃充到SuperVOOC,每一次技術升級背后都充滿著假設、推翻、再重來的過程,最終才得出一個可投入使用的解決方案。我們也不難看出,一項新技術的誕生,從來都不是一蹴而就,這背后的研發(fā)歷程是用戶看不到的,但好在作為消費者的我們有機會體驗到了,感知到了。
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