【分享】涓流充電？UI快充？談談手機充電過程

2019年，是各家手機廠商快充日新月異的一年，40w、44w、50w，65w，功率愈來愈高；

2020年，是各家手機廠商快充值得期待的一年，100w、120w，各家實驗室都在加速功率「破百」。

廠商的進步都很是明顯，不過快充帶來的一些疑慮還能夠挖一挖。
過去，人們常說xx快充砍涓流、傷電池，而現在，有更多廠商開始了相似的行爲；
人們發現，一些手機電量顯示100%，並不是真正充滿，而有些手機在報滿以後距離停充還有頗長的一段時間。

涓流充電？UI快充？究竟是指什麼，恐怕很多人只是人云亦云，並不知道這兩個詞語的真正含義。下面就讓我「借題發揮」，解釋下充電的一些基本概念。

才疏學淺，文中個人一些觀點可能存在疏漏之處，但願有人能夠一塊兒探討（反正最近閒着也是閒着，是吧）

首先，什麼是涓流充電？
這須要解釋下充電流程。

手機電池大可能是高壓電池，目前蘋果慣用電池是4.35V滿電，Android廠家慣用電池是4.4V滿電。

電池就像一個水桶，在徹底空掉時要防止過猛的流量把桶底充傷，低位時能夠大流量充入，高位時又要當心流速，防止漲裂。因此充電過程就一個 先慢→再快→再慢 的過程。

充電過程就是根據電池電壓進行了劃分。常見的手機電池電壓能夠在2.8V到4.4V間變化，也對應着從過放到滿電的過程。

因爲分類方式不一樣，充電過程會有不一樣的定義方式，我選擇了我熟悉的一種來介紹。主要是如下幾個階段：
涓流充電（trickle charge）→預充電（pre charge）→恆流充電（const current charge）→恆壓充電（const voltage charge）→充電終止（charge termination）

涓流充電：
在電池過放時（如2.8V如下）先進行恢復性充電，防止太高電流損壞電池。此時軟件並未啓動，是硬件控制的行爲。

預充電：
電池電壓偏低（如3.5V如下），還未達到kernel啓動電壓，但能夠加載preloader、little kernel，此時由軟件控制，以小電流充電，依舊是防止太高電流損壞電池。

恆流充電(CC)：
此時kernel已經能夠啓動，各項傳感器正常工做，能夠以更大電流充電。以恆定電流充電，使電池電壓不斷提升。

恆壓充電(CV)：
當電池電壓達到滿電電壓（如4.4V），此時充電電流逐漸下降，而電池電壓維持在滿電電壓再也不升高。

充電終止：
降至截止電流時正式停充，充電過程結束。

以上五個階段構成了電量從過放到停充的過程。

須要注意的是，這種分類法中的「涓流充電」並非人們常說的「涓流充電」（有些饒舌）本分類法中的涓流充電，是指過放後，電池回到開機電壓前的一段充電過程。

人們經常提到的涓流充電，則是指充到UI顯示100%後，繼續充一段時間的充電過程。這在我介紹的分類法中，屬於恆壓充電的一部分。

TI的分類方法又有細微差異：

規矩都是人定的，因此充電過程如何分類並非單一標準，大部分都逃不開CC-CV的大框架，但細分之下各家有各家的細微差異，這點沒必要過於糾結。

總結一下，人們常說的「涓流充電」，實際上是恆壓充電的最後階段，也能夠認爲是UI報滿以後的小電流充電階段。

UI快充又是什麼？

這裏又須要引入兩個名詞：截止電流，報滿電流。

截止電流/停充電流：
顧名思義，充電電流下降到此閾值時就認爲充滿，手機停充。注意，這是最終中止充電的閾值，而非電量達到100%的閾值。大部分手機都會先100%報滿，再稍微充一下子。（很多人喜歡將這段充電過程稱爲涓流充電。）

報滿電流：
電流下降到此閾值時就認爲電量充至100%，UI顯示滿電。從截止電流的解釋就能看出，UI電量和實際電量並不相等。

正如前文介紹充電過程時所說，恆壓充電階段，充電電流會逐漸減少，在最後階段，電流很是小，只有100mA左右。這致使最後的幾十mah充電時間很長--50mAh就須要150mA充電20分鐘才能充完。
若是把充電想象爲給水桶中注入單位高度的水，那麼給10%的水桶加入1%的水，和給90%的水桶加入1%的水，速度會相差很是大。

這引起了幾種設計思路：
一、設置報滿電流大於截止電流，這就是俗稱的「提早報滿」功能。也就是先UI報滿，繼續充一陣後再實際停充。
二、設置報滿電流幾乎相等截止電流，也就是UI一報滿，馬上就停充了。

報滿電流和截止電流具體設置多少，相差多大，就是各個廠家思路的不一樣了。

理論角度而言，固然是截止電流越小，電池充的越「飽」，但因爲小電流充電時間愈來愈長，最終會得不償失。

但若是截止電流與報滿電流相差偏大，UI報滿以後隔了半小時才真正停充，可能就會有人以爲停充過早，不「實誠」了。「UI快充」就是對於這種情形的調侃。

其實這種UI快充，各家廠商或多或少都會有，是一種廣泛狀況。小白測評數據庫的涓流充電時長圖表中也是能夠看到的。

好了，繁瑣的概念介紹完了，能夠回答開頭的問題了。

砍掉涓流充電是否真的會影響電池壽命？咱們知道，其實多數人所說的「砍涓流」，是指把「UI報滿以後的小電流充電階段去掉」。
這個問題須要看如何「砍」。

方案1、原設計方案爲報滿電流200mA，截止電流150mA，最終設置爲報滿電流和截止電流都等於200mA。
這種方案，砍掉的是UI報滿以後的充電過程，對壽命並沒有影響。

「充到UI顯示100%後，繼續充一段時間」的「涓流充電」，是恆壓充電的一部分，砍掉了這部分充電，就像平時只充到90%就決定拔掉同樣。這個行爲自己對電池壽命並無影響。鋰電池沒有記憶效應，淺充淺放反而對壽命有好處。

這種設計好處很明顯，小電流充電時間實在是太長了，稍微提升一些截止電流，就能換來充電時間的大幅減小。

壞處則是充的沒那麼「飽」。畢竟停充的早了。但電池不會由於提早報滿而受損。

方案2、在去掉UI報滿後小電流充電階段的同時，用大電流充電繼續充至停充。
這種假設，保持較大電流充電最終停充，會不利於電池壽命。

充電末期，若是還採用大電流充電，會使鋰枝晶析出風險增長，電池內部化學反應受到影響，也就是所謂的「縮短壽命」。這就須要作更多改進來彌補了。

去年OPPO 65W快充就是一個比較典型的例子，使用了內阻更小的電池，更多的散熱手段，更高效的充電芯片和電路設計，才能在帶來大電流充電的同時，壽命不會有劇烈的影響--若是依然使用本來的電池，大電流下循環次數就不容樂觀了。

因此目前廠商大電流快充的解決方案，其實就是用更好的電池和芯片，使電池在大電流下的損失後仍能經過本來的安規要求。

展望：

2020年，100W以上的快充正蓄勢待發，廠商和電池廠家合做，也是摸索新材料、新工藝，大電流對電池損傷儘可能保持在本來的要求。電池廠家不斷努力，改善正負極材料理化特性，改進燒結工藝……等等，電池自己在逐漸進步，電池可承受的電流也在逐漸增加，CV階段的「緩慢」在逐漸提速。這也是手機廠商快充進步的助力之一。

將來又會有什麼樣的新技術呢？期待。