Einführung
Die Technologie der Mobiltelefone entwickelt sich rasant, aber die Akkulaufzeit der Mobiltelefone reicht nicht aus, um den täglichen Anforderungen der Nutzer gerecht zu werden, was einen Engpass darstellt, der die Anwendung von Mobiltelefonen einschränkt. Ein großer Akku kann zwar die Lebensdauer verlängern, aber seine große Kapazität erfordert eine Vergrößerung des Volumens. Man kann sich nicht vorstellen, dass Mobiltelefone in die Ära der Backsteintelefone zurückkehren werden. Doch mit der rasanten Entwicklung der Schnellladetechnologie scheint die gesamte Branche Hoffnung zu schöpfen, und viele Lösungen für das schnelle Laden von Mobiltelefonen sind entstanden.
Theoretische Grundlagen des Schnellladens
Die Geburt des Schnellladens ist auf die Bedürfnisse des Marktes zurückzuführen und hat auch eine wissenschaftliche theoretische Grundlage. Batterieenergie W = P (Leistung) × T (Zeit). Daraus ergibt sich, dass eine Erhöhung der Leistung die Ladezeit verkürzen kann, wenn die Batterieenergie, d. h. die Batteriekapazität, konstant ist. Je größer die Leistung ist, desto kürzer ist die Ladezeit. Aus P (Leistung) = U (Spannung) × I (Strom) lässt sich außerdem leicht ableiten, dass es drei Möglichkeiten gibt, die Leistung zu erhöhen: Spannung erhöhen, Strom erhöhen und Spannung und Strom gleichzeitig erhöhen.
Arten des Schnellladens
Derzeit besteht kein Zweifel daran, dass die Schnellladetechnologie von Mobiltelefonen die Ladeleistung erhöht und die Ladezeit verkürzt, um den Zweck des Schnellladens zu erreichen, aber die Methode zur Erhöhung der Leistung ist in der Regel die Erhöhung der Spannung oder die Erhöhung der Stromstärke, so dass die bestehenden Schnellladetechnologie ist vor allem in zwei Kategorien unterteilt: Low-Voltage-und High-Current-Schnellladung und Hochspannungs-Schnellladung.
Schnellladung mit niedriger Spannung und hohem Strom
Die OPPO VOOC-Technologie ist ein typischer Vertreter der Niederspannungs- und Hochstrom-Schnellladung. Da der Ladestrom bei dieser Technologie relativ hoch ist (4A-4,5A), ist die Anforderung an den Leitungsverlust R sehr hoch, da sonst der Verlust von IIR relativ groß sein wird. Daher werden bei VOOC ein spezieller Ladekopf und ein USB-Kabel verwendet, die beide für eine schnelle Aufladung erforderlich sind. Die Hardwarekosten für das gesamte Ladesystem sind sehr hoch, und andere Ladeköpfe und USB-Datenkabel können nicht verwendet werden. Im Allgemeinen ist die Kompatibilität schlecht. Natürlich ist der Slogan "5 Minuten laden und 2 Stunden telefonieren" immer noch tief in den Herzen der Menschen verwurzelt.
Schnellladung mit hoher Spannung
Die Hochspannungs-Schnellladung wird durch die Qualcomm Quick Charge 3.0-Technologie und die MediaTek Pump Express Plus-Technologie repräsentiert. Die Prinzipien des Hochspannungsschnellladens sind in der Tat ähnlich. Der Hauptunterschied besteht darin, dass der Ladekopf das Schnellladeprotokoll-IC integriert. Der Unterschied besteht darin, dass die Handshake-Protokolle der einzelnen Schnellladeverfahren unterschiedlich sind. Nachdem der Handshake zwischen dem Ladekopf mit integriertem Schnellladeprotokoll und dem Schnellladegerät des Mobiltelefons erfolgreich war, geben sie ihre eigene Schnellladehochspannung ab. Das Mobiltelefon, das die Schnellladung nicht erkennt, gibt 5V aus und wandelt sich in eine 5V-Standardladung um.
Derzeit ist die Hochspannungs-Schnellladetechnologie der einzelnen Unternehmen mit dem normalen 5-V-Laden kompatibel und kann auch Mobiltelefone aufladen, die kein Schnellladen unterstützen. Darüber hinaus ist der Strom, der durch die Datenleitung des Hochspannungs-Schnellladens fließt, nicht groß, und das herkömmliche USB-Datenkabel kann verwendet werden. Auf diese Weise ist die Kompatibilität des Hochspannungs-Schnellladens stärker, so dass die Kosten billiger sind als die Hardware-Kosten des Niederspannungs- und Hochstrom-Ladens, und daher wurde es von mehr Handy-Herstellern wie Xiaomi, Nubia und anderen Herstellern verwendet.
Der Engpass beim Schnellladen
Gegenwärtig ist die Schnellladetechnik noch durch die physikalischen Eigenschaften von Lithiumbatterien begrenzt. Mit der Schnellladetechnik kann der in die Batterie fließende Strom erhöht werden, aber die derzeitige Batterieladerate beträgt nur etwa 1-1,5C. Der Strom ist zu groß und die Batterie kann ihm nicht standhalten, so dass die Leistungssteigerung der Schnellladetechnologie ebenfalls in einem begrenzten Bereich liegt. Außerdem verbessert die Schnellladetechnologie die Ladezeit nur in der CC-Phase (Konstantstromladung) der Batterie erheblich, und es gibt immer noch keine gute Lösung für den Zeitverbrauch in der CV-Phase (Konstantspannungsladung) der Batterieladung.
Mit nur einem Mobiltelefon unterwegs zu sein, ist für die meisten Menschen zur Gewohnheit geworden. Der Akku, das Herzstück des Mobiltelefons, hat am meisten Angst davor, keinen Platz zum "Aufladen von Energie" zu finden. Dank der immer fortschrittlicheren Schnellladetechnologie für Mobiltelefone wird "5 Minuten aufladen und 2 Stunden sprechen" allmählich zur Realität.
Was ist effektiver, der Ladekopf oder das Ladekabel, wenn ein Mobiltelefon schnell aufgeladen werden soll? Kann das Schnellladen eine Explosion verursachen? Beeinträchtigt es den Akku? Lesen Sie weiter!
Was ist Schnellladung?
Wir haben alle die physikalische Berechnungsformel gelernt: Leistung (P) = Spannung (U) x Strom (I)
Wenn die Batterieleistung konstant ist, zeigt die Leistung die Ladegeschwindigkeit an. Im Vergleich zum normalen Laden verkürzt das Schnellladen die Ladezeit durch die folgenden drei Methoden, um ein schnelles Laden zu erreichen.
- Die Spannung bleibt unverändert, und der Strom wird erhöht
- Der Strom bleibt unverändert, und die Spannung wird erhöht
- Sowohl die Spannung als auch der Strom steigen
Wenn ein Mobiltelefon schnell aufgeladen werden soll, muss natürlich nicht nur die Technik verbessert werden, sondern auch das Mobiltelefon selbst muss das schnelle Aufladen unterstützen und das entsprechende Schnellladegerät (einschließlich Ladekopf und Ladekabel) verwenden.
Was ist wichtiger, das Schnellladegerät oder das Ladekabel?
Die Ladeleistung ist ein Schlüsselindikator für die Messung der Schnellladetechnik, und dieser Indikator hängt vom Ladekopf ab.
Viele inländische Flaggschiff-Handys können mit rund 40W laden (normale Ladegeräte können nur mit 5-10W laden). OPPO verfügt über eine 50-W-Schnellladefunktion, Vivo über eine 44-W-Schnellladefunktion und Huawei über 40-W- und 55-W-Schnellladetechnologien. Die Hochleistungs-Schnellladetechnologie erfordert einen Ladekopf mit entsprechender Leistung.
Aber vergessen Sie nicht, dass das Ladekabel ebenso wichtig ist:
Im Vergleich zu gewöhnlichen Ladekabeln sind Kabel, die Schnellladung unterstützen, etwas Besonderes. Alle Mobiltelefone seit der iPhone 8-Serie unterstützen das Schnellladen, aber Sie müssen ein spezielles Ladegerät kaufen. Es gibt nur 3 Arbeitsdrähte im normalen Ladekabel von Android-Handys (2 davon sind Stromkabel und 1 Draht ist geerdet). In der Android-Schnellladekabel, gibt es im Grunde 5 Arbeitsdrähte, 2 Stromkabel, 2 Datenkabel und 1 Erdungsdraht (wie unten gezeigt).
Die beiden zusätzlichen Datenkabel im Vergleich zu normalen Ladekabeln sind sehr wichtig. Sie sind für die Kommunikation zwischen dem Ladekopf und dem Power-Management-Chip des Mobiltelefons zuständig.
Zum Beispiel
Ein bestimmtes Mobiltelefon unterstützt die 40W-Schnellladung, und an seinem Ladekopf unterstützt der Stromausgang drei Spezifikationen: 5V/2A, 9V/2A und 10V/4A. Dann kommunizieren die beiden Datenkabel im Ladekabel während des Ladevorgangs und wählen die am besten geeignete Leistung zum Laden des Mobiltelefons.
Bei der Schnellladetechnologie geht es nicht nur um die Abstimmung von Ladekopf und Ladekabel, sondern auch um die Abstimmung mit dem Energiemanagement-Chip des Mobiltelefons. Im Vergleich zu herkömmlichen Ladekabeln stellt das Schnellladen höhere Anforderungen sowohl an den Ladekopf als auch an das Ladekabel. Die beiden ergänzen sich gegenseitig.
Ist Schnellladen sicher?
Bislang ist das Original-Ladegerät von Apple immer noch 5V/1A und unterstützt keine Schnellladung. Einige Android-Telefone haben Schnellladung als Standard und erreichen 18W (9V/2A), und einige Flaggschiff-Telefone der Spitzenklasse können 40-50W erreichen.
Um eine schnelle Aufladung von Mobiltelefonen zu erreichen, ist ein kompletter Satz von maßgeschneiderten Schaltungen, Batteriezellen, Schnittstellen, Datenkabeln und passenden Schnellladeadaptern erforderlich. Gleichzeitig ist auch ein intelligentes Energieverwaltungssystem erforderlich, damit das Mobiltelefon einen sicheren und intelligenten Ladeschutz entsprechend den verschiedenen Ladebedingungen bieten kann.
Einfach ausgedrückt: Wenn ein Mobiltelefon schnell aufgeladen werden muss, werden sowohl das Mobiltelefon selbst als auch das Schnellladegerät mit entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen versehen, und es werden auch verschiedene Schutzmaßnahmen eingerichtet, um die Sicherheit zu gewährleisten.
Schadet das Schnellladen dem Akku eines Mobiltelefons?
Im Prinzip gibt es zwei Gründe für Batterieschäden:
Wenn der Akku geladen oder entladen wird
Die Kathode und die Anode der Batterie schrumpfen und dehnen sich aus, wenn Ionen freigesetzt und absorbiert werden. Durch schnelles Laden werden die chemischen Substanzen der Batterie zerstört, was zu einer verkürzten Lebensdauer der Batterie führt.
Akku-Schnellladung
Aufgrund des hohen Stroms wird die thermische Wirkung des Stroms verstärkt, wodurch die Batterie eine hohe Temperatur entwickelt, was zu einem plötzlichen Kapazitätsabfall und einer dauerhaften Beschädigung der Batteriezelle führt.
Daher hat die Schnellladetechnik Auswirkungen auf die Lebensdauer der Batterie. Unter den aktuellen verschiedenen Garantien der Schnellladetechnologie ist der Schaden, der durch das Laden der Batterie verursacht wird, immer noch sicher und angemessen. Und gemäß den nationalen Normen ist die Batteriekapazität qualifiziert, wenn sie nach 500 Lade- und Entladezyklen über 80% liegt.
