100W以上大功率手机充电器是个好东西 但性价比不高

2020年7月28日17:01:22 评论 5,342 3838字

近年来手机行业创新不足,没有办法推出革新性的功能,所以将原有功能不断加强,“堆料”成了创新的唯一途径。电池对于手机来说至关重要,因此电池也被作为堆料的重点部件,从安卓手机诞生之初的不足2000mAh到现在的普遍4000mAh之上,电池容量翻了一倍。当然电池容量的翻倍也与硬件功耗越来越大有关,这也是处理器、内存等堆料的副作用之一。

到目前为止手机电池容量很难突破5000mAh,其原因是聚合物锂电池近年来能量密度进步较慢,导致手机电池体积无法缩小,容量再大的话手机将会变厚,得不偿失。在容量堆料遇到瓶颈时各个厂家把目光转移到了充电器上,希望通过大电流来提高充电速度,用速度来弥补容量不足。于是手机充电器从原来的10W被推高到了现在的100W以上,很多消费者为此雀跃,但其实手机充电的速度并不是和充电器功率成正比,功率越大对充电速度提升的效果越不明显。

因此目前的100W以上手机充电器是个好东西,但性价比并不高,这种充电器仅适合对价格不敏感的旗舰机型,而对于其他大众机型来说则不敢奢望。换句话说,对于绝大多数消费不起旗舰机型的消费者来说,这种大功率充电器其实和他们关系不大,只是空欢喜。下面我以前几天OPPO发布的125W超级快充为例来说明大功率手机充电器是个好东西,但性价比不高这件事。

一、手机要想充电快必须电池和充电器同时支持快充

手机充电器支持快充很多人都比较容易理解,比如65W的充电器就比20W的充电器充电速度快,但对于电池支持快充很多人可能并不了解。

电池充电速度

电池充电速度用倍率C来表示,C表示多少分之一小时可以充满电池。比如2C的电池表示最快可以1/2小时充满电池,0.5C则表示最快两小时充满电池。

电池的价格和充电倍率成正向关系,即充电速度越快,电池价格越高。目前千元机基本上都用1C电池,3000元档多用2C电池或3C电池,而5C以上电池则只会用在器件机型上,这个一会详说。

所以手机快充是一个好马配好鞍的事情,手机要支持快充就要同时增加充电器和电池的成本,缺一不可。

二、提高电池充电速度的方法

上面说了,手机电池有不同的充电倍率,要想充电快就需要更高倍率的电池。结合成本和安全性两方面考虑,高倍率方案有两个方向,一个是由多个1C电池串联成一个大电池,通过提高电压来解决充电倍率问题,这样对整个电池组来说其充电倍率可以理解为串联数乘以电池原有倍率。比如OPPO Reno Ace就是用两块3.7V 2000mAh电池串联成一个7.4V 2000mAh电池组,等效于一块3.7V 4000mAh电池组,配合其65W快充可以实现30分钟充满。单用这种方案坏处比较多,比如串联后电池发热会比较大,长期使用后两块电池内阻会不同,从而导致内阻大的电池容易臌胀,手机多出的DC-DC电路影响效率等问题。

与上面不同的另一个方案是多极耳方案,这种方案通过在同一个电池内增加极耳的方案提高充放电电流,使得电池可以进行高倍率充电。使得电池内电荷运动路径缩短,电池内阻降低,在高倍率充电时依然保持低发热。这种方案无疑是目前最为理想的方案,但坏处是电池价格高,中低端手机用不起。

三、电池充电速度和温度息息相关

锂电池的充电倍率和电池温度密切相关,只有在一定得温度范围内才能以标称倍率充电,而不是任意温度。

 锂电池充电倍率和温度关系

普通锂电池的充电温度范围是0-45℃;

0-10℃和40℃以上基本上只能以1C充电;

11-35℃基本上可以用标称倍率充电;

低于0℃或高于45℃只能以涓流充电,可能小于0.2C;

同一块电池,在不同温度下充电速度完全不同,甚至是充不进电。与此相关的是手机在快充和高倍率电池同时具备的情况下怎么保证电池温度刚好处于适宜的温度范围内。

这里说明下,锂电池的充电倍率都是在实验室温度,即20-25℃之间测得的,但实际使用中很难一直保持这一温度,所以实际使用中充电速度就会和标称不同。

四、为了快速充电手机散热成本也会上升

为了让手机电池处于合理的温度范围内,手机设计时就需要充分考虑充电时的散热问题,原因是锂电池在充电时会自发热。要解决散热问题就有两方面问题要考虑,一个是电池自身散热问题,另一个是手机的散热问题,需要将温度散到手机外面。电池的散热问题比较典型的案例有华为的石墨烯电池,敲黑板,华为的石墨烯电池石墨烯不是被用作电极,而是用作散热材料。手机的散热方案就比较多了,现在最流行的就是铜管散热,碳纤维散热等。

大电流充电必然比小电流充电时发热量大,因此需要的散热技术就更先进,从而导致散热成本上涨。

100W以上大功率手机充电器是个好东西 但性价比不高

五、快速充电需要相应的电源管理方案

快速充电需要相应的电源管理方案,主要目的是在不同的温度选择不同的充电电流,从而保证电池发热不至于失控。现有的快充方案比如高通的Quick Charge,华为的Super Charge,OPPO的超级闪充等,其实从原理上来说都大同小异。但对于消费者来说,越是高级的电源管理方案其成本就越高,这就需要消费者多掏腰包。

电源管理系统要根据电池温度不同选择不同的充电电流,这就需要系统能够实时知道电池的温度,现行的方案是安装大量的温度传感器,而这些也会增加成本。

六、100W以上快充方案性价比不高

总结下上面的各项,到现在为止为了支持快速充电需要快速充电器、大倍率电池、强大散热系统、电源管理系统四大件共同支持。这四大块的成本要多少钱?下面以OPPO方案举例来说。

100W以上大功率手机充电器是个好东西 但性价比不高

上面各部分价格都无法拿到准确价格,是根据市场零售价格及网上资料推算的。

再给出上面各方案充满4000mAh电池的时间,当然电池是上面方案对应的电池。

  • 30W方案:73分钟,OPPO K5 官方数据;
  • 65W方案:30分钟,OPPO Reno Ace官方数据;
  • 125W方案:20分钟,2020年7月15日OPPO 125W 超级闪充发布会内容;

以上数据都是来源于实验室环境,在真实使用场景中充电时间都会比理论时间长,因为大电流充电发热量更高,因此温度对快充的影响更大。从上面的案例来看,从65W方案升级到125W方案后理论充电时间节约了三分之一,但实际使用中充电时间可能仅能节约四分之一左右。无论是三分之一还是四分之一,但时间大约就是十分钟左右,为十分钟的充电时间多付两百多元值不值得,这才是问题的根本。对于大碗来说可能多付2000都不是问题,但对于买2000元以内手机的人群来说为充电时间少10分钟而多付两百多块钱可能就很不值。

其实对于3000元档的准旗舰同样如此,目前3000元档手机多采用30W快充,假如加400元成本可以升级到125W快充,试问下有多少消费者会愿意付费升级?

七、100W以上大功率充电只是个宣传卖点

100W以上大功率充电只是个宣传卖点,实际意义并不是很大。以上面的65W方案和125W方案来说,125W方案仅比65W方案减少了10分钟,功率基本上增加了一倍,但理论充电时间仅减少了三分之一。这也是目前不同手机品牌20W快充方案和30W快充方案充电时间差不多的原因,在相同工艺和充电倍率电池制约下,因为充电自发热原因,30W快充并没有多少时间能够以30W功率充电,而20W充电器可能大多数时间都能以这一功率运行。

下面以4000mAh电池为例,看下充电时间的理论值和实际值的区别,就会得出充电功率越大实际时间和理论实践偏离越远的结论,依然以OPPO上面几个方案为例。

4000mAh电池电量为14.8Wh,在充电系统0.85功率因数的前提下计算得出以下结果。

对应方案30W充电器65W充电器125W充电器
理论时间35分钟16分钟8.36分钟
实际时间73分钟30分钟20分钟

上面的对比结果并不明显,原因是不同方案对应的电池技术不同,如果选同样电池技术方案的话可能会更明显。华为荣耀20 pro同样采用4000mAh电池,但采用22.5W的充电器,其充满时间大约为90分钟,和上面OPPO K5的充电时间比较,显然充电时间的差距要远远小于供电器功率的差距。

结语:

手机充电时间对于绝大多数消费者来说并不是核心体验,因此为之支付高额费用是很多人不愿意的,但是在手机创新困难的环境下厂商只能微创新,于是大功率充电便成了卖点。但如果将这种卖点拆分出来销售,即同样型号的手机都分100W以上快充和50W左右快充两个版本,两者价格相差快300元,试问下有多少人愿意买超级快充款?我认为不会超过30%。但是在实际商业操作中厂商只对旗舰机型出超级快充版,剥夺了消费者的选择权,替消费者做了选择。

这也是为什么旗舰机型越来越贵的原因,在创新困难的时刻厂家都将非核心体验作为主打卖点来提高成本,当线性马达都会成为卖点时手机价格不高才是怪事。

题外:

手机充电器功率和充电时间肯定有关,并且功率越大同样容量电池充电的时间越短,这是必然的事实。但很多消费者在实际使用过程中却感觉自己购买的手机不如官宣的好,原因是一直达不到官宣的充电时间,其实这只是因为充电温度不合适而已。

在充电时将手机放在床上会导致电池温度升高,从而电源管理系统自动调低充电电流,充电时间延长,在阳光直射下充电也是同理。在冬天室外充电,环境温度太低,从而电源管理系统自动调低充电电流,充电时间延长。边玩游戏编充电,因为处理器等发热导致手机温度过高,为了安全电源管理系统自动调低充电电流,充电时间延长。还有很多使手机充电时间延长的原因,只是很多消费者在使用过程中没有注意而已,如果要想达到官宣的充电时间,那么你应该I安在官宣的环境温度下,关机并将手机放在散热良好的物体表面充电。

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