小米快充工程師:隔空充電兼容性是難題,明後年會有廠商手機取消充電口

近日小米發布了200W 有線充電和120W 無線充電技術,讓手機有線充電時間殺入到了8 分鐘內。智東西作為少數業內媒體受邀與小米快充工程師進行了深入交流。

小米快充技術相關工程師更深層次地剖析了小米這次發布的充電技術,包括充電器件、電池材料、充電算法和架構上的調整、優化,並且對於快充技術未來的發展也給出了自己的判斷。

小米隔空充電

一、大功率充電和輕薄真的不可兼得嗎?

快充、大電量、輕薄似乎永遠是相互矛盾的存在,而它們之間的權衡取捨,也能看出一個廠商側重什麼樣的用戶體驗。雷軍和小米工程師們一致認為充電、續航、輕薄三個方面都是手機非常重要的三個維度。

雷軍曾提到,充電速度跟電池的能量密度不可兼得,小米為了實現速度和輕薄相對平衡,將10C 電池的能量密度做到了比較極致的狀態,盡可能降低“快充導致的能量密度降低”所帶來的影響。

小米工程師說,雖然“輕薄”這兩個字很簡單,但對工程師的要求非常高,這麼大功率的快充技術堆疊到一個輕薄的手機上,需要把電池、散熱、堆疊都做好,這對所有的工程師和專家提出了更嚴格的挑戰,小米有一個專門的團隊做極致堆疊設計。

提到輕薄,就要說一說續航,這次演示機9mm 左右的厚度和4000mAh 電池,顯然還有不小的提升空間。

小米工程師說,小米有自己的續航和DOU 模型,針對每一款機器做續航優化都付出了很大努力。

除了手機的輕薄,充電器的便攜程度也很重要。小米工程師說,通過新的氮化鎵技術,開關頻率比120W提高了一倍,很多儲能器件都可以用更小的。

另外小米用平面變壓器取代了傳統繞線的變壓器,200W 變壓器的體積比120W 的更小,基本可以和120W 做到相同的尺寸,據稱量產之後可能會更小。

二、快充未必傷電池,工信部50W 無線充限制小米怎麼看?

更高頻率的快充下如何保持電池使用壽命,是廠商們需要非常重視的一個問題。

小米這次採用了10C 石墨烯基的設計,讓電池具有較高電子傳導和離子傳導特性,小米為10C 體系選用了穩定性較高的正負級電池材料,搭配上為10C 專門設計的一款電解液,實現對電池材料更好的保護。

據稱,小米200W快充所使用的電池能滿足800次循環以後能量保持80%以上,而國家標準是400次循環以後能量保持60%。

充電的安全性一直是普通消費者非常關注的。小米工程師說,這次小米的200W 快充從充電溫度、充電電壓、充電電流和充電協議四個維度進行了防護,總共有40 多重安全防護措施。

比如在主板設計方面,小米採用了獨立的MCU 配合充電算法,當發生通信異常、軟件死機等充電狀態異常時,MCU 就可以快速切斷大功率快充路徑。

小米在Type-C 端口增加了一些耐腐蝕的銠釕合金材料,可以降低快充對Type-C 接口的腐蝕,另外小米在Type-C 端口設計了過溫保護的檢測電路,檢測到充電端口溫度過高的時候能及時降低充電功率或者是切斷充電路徑。

另外就是電池本身,小米定制和開發了10C 大功率快充的體系架構,用上了快離子環的負極石墨,為鋰離子嵌入負極石墨提供了快速的通道,可以保護電池安全快充。

提到安全性,就不得不說發熱,這次小米200W 快充採用並聯式設計,電源轉換效率在98.6%,據稱也是業內最高的。在軟件方面採用了多級遞變的電流算法。

隔空充電

在120W 無線充電技術中,小米在線圈上使用了最新的多股繞線的技術,把納米晶屏蔽材料做了優化,保證大功率的時候效率不會損失。

在散熱系統方面,小米將一塊VC 均熱板直接置於充電IC 處,電池正面熱量通過鋁合金中框散開,背面熱量通過佔手機60% 以上面積的專門加厚的石墨片散開。據稱在這些技術和設計下,200W 充電的溫度跟120W 其實是基本相同的水平。

目前,無線充電技術的快速發展也受到了國家工信部的關注,工信部前段時間發布了一個徵求意見稿,對無線充電功率限制為不超過50W,這一方面也是處於對充電安全的考量。

對此,小米工程師說,工信部的動作表明國家開始規範無線充電,這是一件好事。國家開始管控後,市面上的第三方配件產品會提升自身產品質量,更好地控制輻射。

當然,徵求意見中的50W限制,小米還是覺得有些低,目前也在與工信部做積極的交流。但是小米工程師明確說道,這個最終肯定要看工信部意見,如果國家的政策落地,小米肯定會按照國家規定走。

在小米看來,他們更希望的是不要設置功率上的限制,而是通過限制輻射來達到安全的目的。

三、隔空充電何時來?充電兼容性仍是最大難題

前不久小米也推出了隔空充電技術,小米工程師說,小米聯合科研機構進行合作,研發了很長一段時間,這項技術的複雜度和難度都不是目前磁感應無線充電能比的。

但目前認證、法規和安全都是非常重要的課題,小米在以上幾個方面都做了大量前期的預研和調研,還有技術儲備,為未來繼續做下一代充電技術打下基礎。

現在用戶其實在手機充電的兼容性上還存在很大痛點,不同品牌的手機各自都有自己的私有充電協議,充電器充其他品牌手機只能以很低功率充電。其實在未來實現一個規則和標準的統一應該是手機充電發展的大方向。

小米工程師說,其實目前開發自己的私有協議,就是為了保證大功率充電的安全性。當然,這也造成了一些兼容性的問題。

不過目前經過電信終端產業協會的努力,國家團體標準融合快充協議正在積極向前發展,這會提升不同品牌充電器兼容的充電功率。

目前小米、華為、OPPO、vivo 等廠商其實都在向“一個充電器充所有設備”的方向發展,一個充電器解決不光是手機,還有筆記本電腦、平板等設備的快充。因此兼容性問題的解決也是每家都要做的。

隔空充電

四、充電組建“突擊隊”,兩年“充”到第一

有線和無線充電一直是小米的核心技術之一,也是雷軍在小米開發者大會上重點強調的自研技術。

目前小米和充電相關的專家團隊、技術工程師主要分佈在北京、上海、深圳、南京四個研發中心,涉及到的領域、部門和團隊很多,包括主板充電架構設計相關的基帶團隊,電池、數據線、連接器和充電器的團隊,結構散熱的團隊,軟件開發的團隊,還有測試團隊等等。

據小米工程師回憶,2017 年年中和年底,小米各領域的充電專家團隊開始成立,當時就定下了目標,“能不能幹行業最快的充電技術?”雷軍和一眾高管對於充電技術的研發都非常重視。

2019 年年初,經過一年多努力,小米發布了100W 有線快充,而去年8 月份又首發了120W 有線充電技術。在快充領域,小米近兩年的確走在了行業的前面。

五、200W 之後,快充的極限在哪裡,無線何時取代有線?

手機快充發展的速度是超出我們想像的,2019 年手機充電功率還在65W 左右,而2020 年就來到了100W 以上,2021 年更是達到了200W,幾乎是以年均翻倍的速度在增長。

那麼快充功率究竟有沒有發展上限呢?對此,小米工程師說,5 月份PD 發布了快充協議升級,雖然是草稿,卻已經支持了240W 的技術。

未來技術演進離不開新技術的探索和材料升級,包括充電芯片、電池和充電器、數據線、接口等等。如果哪天電池充電功率可以做到更高、阻抗做到更低、效率做到更高,理論上充電技術還會繼續升級。

在無線充電方面,小米工程師提到,目前有線充電依然占主導的主要原因,一方面就是無線充電的生態建設並不完善,公共場所無線充電裝置少,且功率低。

雖然無線充電技術的發展非常迅猛,但是相比有線充電來說還是不夠成熟,充電的體驗還是沒有有線充電那麼便捷。

但未來無線充電的技術和生態建設比較完善的時候,甚至手機接口就會取消,小米工程師透露,也許明年後年有些廠商的手機就可能會取消充電接口。

結語:“百瓦快充”遠不是手機充電的終點

通過與小米工程師的深入交流,我看到小米200W 有線充電和120W 無線充電背後,小米在定制化器件、電池材料、充電算法、堆疊設計方面所做出的創新,也能夠感受到小米對於充電這樣的核心技術研發,是十分重視的。

但我們也能看到,不論是有線充電面臨的輕薄、續航、速度之間取捨的技術挑戰,還是無線充電生態的建設,都還有非常多的問題等待著工程師們去克服。

不管充電技術怎樣發展,便利我們的日常使用、升級我們的充電體驗,是始終不變的方向,我們也期待未來小米、OPPO、vivo 等頭部玩家能夠帶來更多創新的充電“黑科技” 。

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文章來源:https://www.ithome.com

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