黃兵

“充電五分鐘，通話兩小時”，這句廣告詞對于很多人來說都不陌生，簡潔明了的含義讓用戶記住了OPPO。也正是這句廣告詞，讓OPPO成為不少消費者心目中引領快速充電時代的先鋒。2021年7月22日，OPPO在重慶智能生態(tài)科技園（OPPO工廠）舉辦了一場“不止于快——OPPO閃充開放日”活動，MC也受邀參加。接下來我們將帶大家了解OPPO在閃充技術上的最新技術成果。

不斷進化的閃充

2014年，OPPO率先推出了具有自主知識產權的VOOC閃充技術，該技術采用了低壓大電流直充方案，并在Find 7機型上率先搭載。相比當時眾多還在使用“五福一安”（5V/1A）充電的手機，OPPO的產品已達到領先水平。同年，VOOC mini在N3和R5上實現(xiàn)了適配器體積縮小，以及適配器與線材分離的設計。

2018年，OPPO在閃充的基礎上還推出了升級版——超級閃充。OPPO Find X超級閃充版和OPPO Find X蘭博基尼版首發(fā)搭載50W超級閃充，可在35分鐘內充滿一臺3400mAh電池的手機。

2019年，OPPO Reno系列首次搭載了VOOC 3.0閃充技術，將技術再度升級，采用了全新的VFC算法，通過改進涓流充電，讓涓流充電速度提升200%，可大幅縮短最后10%的充電時間。同年9月，30W功率的VOOC 4.0閃充技術發(fā)布。該技術能夠在30分鐘將4000mAh容量電池充至67%，73分鐘充至100%，充電時間比上一代技術縮短了12%。同年，OPPO還發(fā)布了65W的超級閃充，可在30分鐘內充滿一臺4000mAh電池的手機。

2020年7月，OPPO正式推出125W超級閃充，再次刷新手機快充速度記錄，5分鐘可將等效4000mAh電池能量充至41%，20分鐘即可充滿。

前面這些都是有線版的閃充和超級閃充，OPPO還推出了無線版閃充技術。

2012年，在OPPO Finder上，OPPO推出了無線充電套件，包含充電底座和保護套兩部分。該套件采用Ti的無線充電芯片，符合WPC無線充電標準，這也是無線閃充的雛形。

2019年，30W無線VOOC閃充技術正式發(fā)布，OPPa首次將VOOC閃充以“無線”方式呈現(xiàn)，無線VOOC閃充兼容Qi標準;

2020年，OPPO正式推出40W AirVOOC無線閃充技術，解決無線充電效率低的問題，并在OPPO Ace2機型上搭載。同年7月，AirVOOC無線閃充再次升級，功率達到了65W，5分鐘可將等效4000mAh電池充至25%，30分鐘即可充滿。

不只是快，還要安全

我們知道，充電是一項系統(tǒng)工程，這涉及充電器、充電線、電池等各個部件的協(xié)同。目前充電速度已經非?？炝耍敲慈绾卧诳斓耐瑫r提升安全性呢？畢竟手機在充電時爆炸、自燃的案例不在少數(shù)。在開放日現(xiàn)場，OPPO VOOC閃充首席科學家張加亮和OPPO閃充團隊負責人田晨從多個技術層面講解了VOOC閃充的安全設計。

為了確保手機充電安全，OPPO在熔絲、電子開關、電芯、電池芯片檢測、電池安全五個方面進行了技術強化。

低阻抗熔絲

在日常生活中，像家用電表、汽車點煙器中都會有熔絲，我們又稱為保險絲，它的作用是能夠在電流過大或出現(xiàn)其他異常時立刻熔斷，從物理層面斷絕電流的輸入，保證電池安全。但熔絲串聯(lián)在充電電路中，其阻抗的大小直接影響充電過程中的發(fā)熱程度。OPPO在手機端也內置了熔絲保護機制，采用的新一代熔絲內阻值是此前的一半，性能提升一倍，能夠顯著提升局部的效率，進一步提升充電安全性。

首次加入氮化鎵電子開關

在手機充電系統(tǒng)中，會用到電子開關，又稱之為MOSFET，主要起安全防護作用，目前市面上大部分手機都是采用的硅MOSFET。OPPO首次將低壓氮化鎵應用在手機內部，以氮化鎵MOSFET的方式取代手機充電電路里的硅MOSFET。關于氮化鎵，MC之前做過技術文章進行解讀。簡單來說，氮化鎵作為第三代半導體，有更高的禁帶寬度，并擁有低阻抗、低結電容、高可靠性等優(yōu)勢。目前，行業(yè)常見的是高壓氮化鎵，主要應用于充電適配器、通信基站、激光雷達等高壓電路中。由于氮化鎵成本較高，所以市售的氮化鎵充電器價格都比普通的充電器更貴。

由于閃充通路需要雙向關斷，但是硅MOSFET內有寄生二極管，也就要用兩顆“背靠背”的硅MOSFET才可以實現(xiàn)該功能。但是兩顆硅MOSFET就會導致體積大，阻抗也會翻倍。換成了氮化鎵MOSFET之后，則可以用一顆氮化鎵MOSFE玳替兩顆硅MOSFET，從而讓體積更小，不僅減少手機主板面積，而且其阻抗比單顆硅MOSFET還要低，并可以降低在MOSFET上的發(fā)熱和充電溫升，提升充電效率。此外，氮化鎵MOSFET同等的內阻下耐壓性能更高，耐壓比硅MOSFET更好，因此會有更好的安全保護能力和可靠性。

內串雙電芯提升電池容量

只有當充電速度和充電容量同時提升，才能解決人們的“電量焦慮”。OPPO為了在有限的空間內提升電池容量，它采用了內串雙電芯設計，在保持雙電芯所有安全性能的同時，內串的結構設計可以同比提升至少5%的容量。比如4500mAh的電池容量可提升至4750mAh以上。那么這是如何實現(xiàn)的呢？它通過在一個電池包中裝入了兩個電芯，引入一層特殊的高分子材料在電池內部將兩個電池分開獨立工作互不干擾，這樣看起來就跟原來的單電芯電池沒有什么區(qū)別，但可以在外部對它進行串聯(lián)后使電壓加倍。

內置電池安全監(jiān)測芯片

為了提前發(fā)現(xiàn)電池可能存在的安全隱患，OPPO研發(fā)了一顆電池安全監(jiān)測芯片。電池安全監(jiān)測芯片在手機里面充當偵探的角色，當電池受到損傷的瞬間，由于正負極短路，電池的電壓會出現(xiàn)降低的情形，而電池安全監(jiān)測芯片可以通過讀取電壓降低的數(shù)據(jù)來判斷電池是否受到損傷。不過導致電壓降低的因素還有脈沖大負載，或者充電器突然被拔掉后也會導致電壓瞬間降低，這就要提到另外一套監(jiān)測方案——AI算法。通過AI算法來進行復雜場景的識別，在排除誤觸場景后如果檢測到電池受損，會給用戶“電池狀態(tài)異?！钡奶崾?，建議更換或維修電池。如果電池損壞比較嚴重，那么安全監(jiān)測芯片還能直接給電源管理芯片發(fā)出信號，直接切斷電流輸入，以阻止安全隱患進一步擴大。

換裝夾心式安全電池

傳統(tǒng)的手機鋰電池由正極、負極、隔離膜組成，鋰離子在正負極間進行穿梭從而就有了充電和放電的動作。普通鋰電池的正極是由活性物質（對充放電產生效果的部分）與承載活性物質的集流體鋁箔組成。鋰電池的“脾氣”比較火爆，稍微管理不善，就可能出現(xiàn)爆炸、起火的現(xiàn)象。如果只是通過軟硬件系統(tǒng)，去提前發(fā)現(xiàn)電池可能出現(xiàn)的問題還不夠，這還需要通過改變電池的結構從而提升安全性。OPPO將電池正極的鋁箔替換成三層復合集流體，于是就有了夾心式安全電池。

OPPO在夾心式安全電池中，用一層新型復合材料作為基體，然后采用特殊的工藝鍍上兩層鋁層形成一個“三明治”夾心結構的復合集流體。為了進一步提升安全保障，在這個復合集流體兩面各涂覆一層安全保護層，形成最終的五層安全保護結構。

復合集流體擁有更好的延展性，同時大幅度降低了鋁的使用，當電池受到外力破壞時，可大幅度降低內部短路的概率，而且夾心結構中的復合材料將正極與負極之間進行隔絕，最大程度上阻隔了外力損壞發(fā)生時電池內部的短路引發(fā)的安全問題，從源頭解決電池安全的隱患。值得一提的是，夾心式安全電池技術不限定電池體系、容量大小、充電速度，未來可以適用于開發(fā)的所有電池產品。在開放日現(xiàn)場，OPPO播放了一段來自實驗室的對比測試視頻，其中夾心式安全電池可以做到100%通過針刺與重物沖擊實驗。

智能化充電，實時獲取負極電勢

我們在日常生活中使用手機時，會遇到電池越來越不耐用和充電速度越來越慢的問題，這其中的原因大都與電池老化衰減有關。電池和人_樣，也會隨著使用時間發(fā)生電池材料結構的破壞、電解液消耗、析鋰、副反應的發(fā)生等問題，導致容量不斷衰減。

手機充放電行為是由鋰離子在正負極間不斷進行穿梭而形成的，如果其中的活性鋰離子脫出正極不再回到負極時就變成了死鋰，電池的容量自然就會變少，所以這就需要盡可能維持多的活性鋰離子，也就是讓從正極出來的鋰離子全部能進入到負極。業(yè)界認為負極電勢的大小是影響活性鋰多少的關鍵因素之一，所以如何監(jiān)測并控制負極電勢成為關鍵。

目前一般檢測負極電勢的方式通常使用的是三電極，除了正負極外，在電池內部再使用一個電極進行負極電壓的測量。不過這在實際應用中比較困難，因為電池內部就像是一個黑盒，行業(yè)中暫時都還沒有應用實時獲取負極電勢的方式。

不過OPPO現(xiàn)在已經掌握了一種方法能夠動態(tài)實時獲取并跟蹤應用于手機中的電池負極電勢，進而將其控制在比較合理的范圍內，然后智能動態(tài)調控充電電流保持最大化。同時，盡量減少死鋰的出現(xiàn)，讓正極出去的鋰離子全部進入負極，來延緩電池的老化以及提升充電速度。由于涉及相關技術專利，OPPO相關負責人并沒有透露是通過什么方式控制負極電勢。

另外，OPPO在提升電池壽命、充電速度、溫度控制等方面進行了優(yōu)化。比如在很多時候，手機會處于邊用邊充電的狀態(tài)。OPPO通過實現(xiàn)智能溫控，使充電速度和溫升達到平衡。既能保證良好的握持感，又能達到盡量快的充電速度。通過在手機內部設置大量的傳感器，來監(jiān)測手機內部的溫升情況。這是基于大數(shù)據(jù)來測算不同應用情況下主板的發(fā)熱情況，通過殼溫擬合預測得出外殼溫度。進而設定相應溫度閾值，智能計算出最佳體驗的充電功率，使速度和溫升達到平衡。

值得一提的是，OPPO在充電器的體積上也在不斷優(yōu)化，打造“餅干”超閃充電器。通過取消輸入端的電解電容，采用航空級鉗位二極管和高頻平板變壓器，并搭配脈沖充電，實現(xiàn)最大50W充電功率的同時，可將充電器的重量降至60g，功率密度達到2.41W/cm³（不合插腳），相比上一代超閃充電器提升了290%?？奢p松裝在襯衫、外套口袋以及手包等位置，讓通勤、出差無負擔。

同時OPPO還在超低溫環(huán)境下充電進行積極探索。獨有的極低溫充電技術能夠讓電池在充電前提前熱起來，在20℃的極限低溫下，幾十秒鐘內電池溫度即可升至100℃以上，隨后就可開啟正常的充電速度。

寫在最后

雖然目前的技術還無法在降低電池體積的情況下大幅增加電池容量，但是通過快充的方式間接提升用戶的充電體驗。很顯然，OPPO在充電方面一直處于領先地位，目前已經授權給40多家合作伙伴使用VOOC閃充，正如OPPO VOOC閃充首席科學家張加亮所說：“不論消費者選擇有線或無線充電的方式，VOOC閃充系列技術都能滿足人們對快速充電的多樣需求，甚至在極端的環(huán)境條件下也不例外?！?/p>