什么是手机快充？电池续航成关键

科普中国网-科普融合创作 2017-01-13

　　出品：科普中国

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　　监制：中国科学院计算机网络信息中心

　　随着智能时代到来，智能手机已在人们的日常生活中不可或缺，但是智能手机耗电量大，充电时间较长且电池都是锂电池，电池不断充放电会减少电池的使用寿命，因此电池的续航能力就成为巨大挑战，如何实现电池的快速充电成为解决问题的关键。

　　自从法国科学家普朗特发明铅酸蓄电池后的一百多年里，电池充电一直采用小电流（约 0.1C）恒流充电法，由于充电时间太长、充电效率低，此方法限制了电池的应用。20 世纪60 年代中期，美国科学家马斯提出了电池快充基本定律——马斯三定律之后，电池快速充电开始得到了人们的极大重视，几十年来，人们对快速充电的模式和停止充电的控制方式进行了大量的深入研究，提出了多种切实可行的方法。

　　（1）连续大电流快充模式：就是先用连续的大电流对手机进行快速充电，当电池电压升高到了难以承受此充电电流的时候，再转入涓流充电，直至电池充满为止。

　　（2）充电电流递减快充模式：通常也被称之为充电电流沿可接受充电电流曲线快充模式，充电曲线如图所示。

　　图中曲线为马斯可接受最大充电电流的曲线，折线为实际充电电流曲线。在开始阶段，为了能尽量靠近曲线，先用一个比较接近曲线的恒定电流进行充电，当电池无法再接受这么大电流的时候，就会调整充电电流到一个比较小的值，再用这个恒定的电流去充电，这样反复循环，一直沿着马斯可接受最大充电电流的曲线，直至电池充满。从原理上来说，这种充电方法是比较接近电池可接受的最大充电速度，但是在国内外的实际应用中，出现了问题：第一，这种快充机制很难设计，因为各类电池、各个厂家之间的电池可接受充电电流曲线各不相同，所以很难做到兼容；第二，这种化学材料，很容易在充电过程中产生极化现象，而这种方式很难消除该现象，所以充电时间并没有理想的那么快。

　　近年来，手机快充技术越来越多的被手机厂商们使用和青睐。“充电五分钟，通话两小时”，这句经典的台词是快充最好的广告语了，现在安卓旗舰手机很多都有快充技术了，而苹果手机却未增加这项功能。不过也有人担心快充会损害电池。那么什么是快充呢?快充又是否会损害电池呢?

　　现代的快速充电是一个相对笼统的概念，它有着三种不同的实现形式：(1)电压不变，提高电流;(2)电流不变，提升电压;(3)电压、电流均提高。

　　目前真正意义上的快充技术其实有两种：一种是闪冲技术，一种是高通的Quick Charge 2.0技术。这两种技术都需要“充电器与手机”相结合才能实现，缺一就会影响效果。

　　什么是闪冲技术?

　　闪冲可再分两个实现方式：一个是分段充电电流控制，简单来说，其实就是在手机电池电量较低时，采用较大电流充电，随着充电电压升高，充电电流逐级降低，这就是所谓的分段充电电流控制。

　　这就好比是往水球里注水，一开始大水量注水速度是快了，但水球很有可能会炸掉;小水量注水的话很安全但太慢。解决办法就是，开始时慢慢注水，随后增加水流加速，当接近最大容量时，再减少水流，这种办法在时间和容量上达到平衡。

　　另外一个是充电线缆和电池的多线路设置，闪充的充电线缆线路是由普通的4针或5针扩充为7针，打个比方，这就好比把高速公路从双车道改成了四车道，相同时间内充好的电量也会增加一倍。

　　这种方式有效解决了大陆电流下电池发热问题，不过却会出现兼容性问题，因为该闪充的精髓主要集中在充电器上，所以用别家的充电器时，充电效率就会大打折扣。

　　同时，如果你用闪充充电器给其他手机充电，因为手机没有相应的适配，所以充电效果也不过是等同于大电流充电，效果也不会有与闪充适配的手机好。因而，充电器与手机一个都不能少。

　　高通Quick Charge 2.0快充，其核心技术是通过提高充电器电压来降低充电电流，从而减小在充电线路上的功耗，在手机端会有相应的降压电路，该电路将高压低流变换为低压高流。

　　从本质上来说，闪充和Quick Charge 2.0是相同的，都是通过在电池初期给手机电池供给较大的充电电流，随着电池电压升高而逐渐降低充电电流。

　　时间问题是人类一直面临的重要问题。不断提升利用时间的效率推动着人类的进步和发展。手机从仅仅只有通话功能的"大哥大"到现在万能的智能手机时代，手机的功能被大大的拓展，也得到了巨大的发展。特别是进入4G时代后，完善的移动网络、开源的智能系统，使得手机应用获得一轮爆发式的发展并覆盖了生活的方方面面。手机娱乐包括听音乐、看视频、玩游戏、在线游戏等；手机互动包括手机上网浏览新闻资讯、空间信息、微博、QQ、微信等等社交聊天类软件；手机阅读包括学习资料、手机报、电子小说等。可以说手机应用已无处不在，涉及到了生活的角角落落，已成为现代人工作、生活的必备品。