مع تطور الهواتف الذكية اليوم، أصبح الشحن السريع تكوينًا قياسيًا تقريبًا. في معسكر Android، يحظى تطوير الشحن السريع بشعبية كبيرة.
بينما تفكر شركة آبل في تقديم شحن سريع بقدرة 25 واط في سلسلة iPhone 13، يعمل معسكر Android بالفعل على شحن سريع بقدرة 200 واط. تعمل شركات مثل Huawei وOppo وXiaomi وVivo وغيرها بجد على ميزة الشحن السريع، من 20 واط قبل بضع سنوات إلى 120 واط الآن.
ومن المهم أن نلاحظ أن تقنية الشحن السريع هي "هندسة النظم". وهذا يعني أن هناك حاجة إلى مزيج من الجوانب المختلفة لتشكيل النظام. لدينا أجهزة شحن سريعة وأجهزة شحن وبروتوكول شحن كجوانب منفصلة لتقنية الشحن السريع.
مع تطور الشحن السريع، يبدو أن هناك عنق الزجاجة. فيما يلي أهم خمسة (5) من أفضل اتجاهات الشحن السريع للهواتف الذكية في الوقت الحالي.
سعة الشحن العالية (سرعة الشحن) ليست كل شيء
في السابق، كان هناك انطباع بأنه بمجرد أن يدعم الهاتف الذكي الشحن القوي، فهذا كل شيء. لم تعد الطاقة العالية هي نقطة القوة الوحيدة للشحن السريع. وفي غضون 7 سنوات فقط، زادت سرعة الشحن من 20 واط إلى 200 واط وهي الآن المعيار لمعظم الهواتف الذكية.
مع تشغيل الصناعة بقدرة 200 واط، نحن الآن في ذروة الشحن عالي الطاقة. وهذا لا يعني أنه لن تكون هناك زيادة أخرى، بل الزيادة ستكون بطيئة. في الوقت الحالي، لم يعد الشحن السريع مجرد سباق سرعة، بل إن نقطة ارتكاز المنافسة الصناعية تتحول تدريجياً. الآن ستكون هناك معركة من أجل التحسين تجربة المستخدم الشحن
وبينما ركزنا على السرعة، لم نركز كثيرًا على مخاطر سلامة البطارية وعمر البطارية وبروتوكولات الشحن الفوضوية. الآن ستكون المنافسة الجديدة في هذه المجالات.
تبتعد الصناعة الآن عن سرعات الشحن إلى بعض المجالات الأخرى، كما سنرى أدناه. من الشحن البطيء إلى الشحن السريع، كانت سرعة الشحن دائمًا موضوعًا مهمًا للمنافسة. مع دخول الصناعة إلى "عصر ما بعد الشحن السريع"، فإن السعي وراء السرعة ليس هو محور التركيز الوحيد.
أصبحت سلامة الشحن أكثر أهمية
وفقًا لأحد خبراء الصناعة، "بغض النظر عن كيفية تطور تكنولوجيا الشحن، فإن السلامة دائمًا هي العامل الأهم". في عصر الشحن السريع، تتطلب سرعات الشحن السريع شحن وتفريغ البطاريات بسرعة عالية، مما يؤدي إلى تسريع معدل تفاعل المواد الكيميائية الموجودة داخل البطارية. فقط سرعة رد فعل بطاريات البوليمر هي التي يمكنها تحمل تيار أعلى. وإلا فإن السعة الكبيرة والسرعة العالية ستسبب المزيد من المخاطر على أمن نظام شحن الهاتف المحمول.
وفقًا لأبحاث Anker للمستهلكين، فإن الطلب الأكبر من جانب المستهلكين على أجهزة الشحن ليس الشحن الأسرع. الآن يبحث المستخدمون عن "شحن أكثر أمانًا". يتضمن تحسين سلامة الشحن بشكل أساسي ثلاثة جوانب:
- زيادة كفاءة التحويل باستخدام مواد جديدة
- التحكم في سلامة البطارية مع شريحة إدارة الطاقة المدمجة
- استخدام التقنيات الجديدة والتصميمات الهيكلية وما إلى ذلك لتقديم الضمانات الأمنية.
المواد الجديدة هي بطاريات أنود السيليكون والأكسجين وبطاريات الجرافين
وقال أحد كبار المهندسين في شركة تصنيع الهواتف المحمولة المخضرمة إنه في البحث عن مواد جديدة للبطاريات، فإن بطاريات أنود السيليكون والأكسجين وبطاريات الجرافين هي الاتجاه لتطوير الصناعة.
رقائق مدمجة
تستخدم معظم الشركات المصنعة (سواء الشركات المصنعة للهواتف الذكية أو الشركات المصنعة التابعة لجهات خارجية) الآن شريحة طاقة مدمجة لضمان سلامة البطارية.
على سبيل المثال، يمكن لشريحة الكشف عن سلامة البطارية مراقبة انخفاض الجهد في الوقت الفعلي والكشف بذكاء عما إذا كانت البطارية بها تلف داخلي. تمتلك شركات أوبو وشاومي هذه التكنولوجيا. تستخدم شركة Anker التابعة لجهة خارجية شرائح إدارة الطاقة في الشاحن الخاص بها.
التقنيات الجديدة وتصميم البناء
تعمل العديد من الشركات المصنعة بالفعل على تقنيات جديدة لتوفير شحن سريع أكثر أمانًا. لدينا تطورات في الصمامات ذات المقاومة المنخفضة، والمفاتيح الإلكترونية من نيتريد الغاليوم (GaN)، والخلايا المزدوجة الداخلية، وبطاريات الحماية متعددة الطبقات، وما إلى ذلك. تعمل بطارية حماية الساندويتش على حماية البطارية من دوائر القصر الداخلية بسبب أي قوى خارجية قد تسبب ضررًا.
يشير مصطلح "بطارية أمان الساندويش" إلى استخدام تقنية تجميع التيار المركب (نوع جديد من المواد المركبة كمصفوفة)، ويتم طلاء طبقتين من الألومنيوم بأحدث التقنيات لتشكيل هيكل شطيرة مع طلاء على كلا الجانبين من الهيكل. سيتم أيضًا احتواء كل هذا ضمن طبقة واقية واقية من الطلاء لتشكيل هيكل وقائي من خمس طبقات.
تظهر الاختبارات التي أجرتها العديد من الشركات المصنعة أن هذا التصميم تم اختباره بنسبة 100% للوخز بالإبر والتأثير. لا يوجد أي تأثير على البطارية بعد الاصطدام. الآن نرى أن التطوير النشط لحماية البطارية يحدث.
تكنولوجيا البطاريات تتطور
الشحن السريع هو في الأساس هندسة نظام معقدة. يتضمن هذا النظام محولات الشحن والكابلات والدوائر المتكاملة لإدارة الطاقة PMIC والبطاريات والعديد من الجوانب الأخرى. هذا ليس قريبًا بما يكفي لزيادة قوة محول الطاقة.
في السابق، ونظرًا لقيود التطور التكنولوجي، ركزت العديد من الشركات المصنعة على محولات الطاقة لزيادة سرعة الشحن. ومع ذلك، مع زيادة سرعات الشحن السريع إلى 65 واط أو حتى أكثر من 100 واط، هناك حاجة للتطوير. إذا لم يكن هناك تطوير، فستكون لديك حالات حيث يتم شحن جهاز متوافق مع 100 واط بقوة 15 واط.
أصبحت تكنولوجيا البطاريات عاملاً رئيسياً في سرعات الشحن الحالية
وقال أحد كبار خبراء الصناعة إن التغيير الكبير التالي في تكنولوجيا الشحن السريع من المرجح أن يكون تكنولوجيا البطاريات. "بالطبع، تعد تكنولوجيا البطاريات هي الأصعب في اختراقها. وقال خبراء الصناعة: "بمجرد تحقيق تقدم، سنرى تغييرات نوعية في صناعة الشحن".
حاليًا، تتمتع الشركات المصنعة للهواتف المحمولة المختلفة بنقاط قوة مختلفة للبطارية. تميل Xiaomi أكثر إلى الخروج من أبعاد المواد الجديدة. وفي شهر مارس من هذا العام، أصدرت الشركة بطاريات أنود السيليكون والأكسجين. ومع ذلك، قررت شركة أوبو إدخال الذكاء الاصطناعي في إدارة البطارية لتحقيق الشحن الذكي.
تعمل تقنية الشحن الذكي على تغيير عمر البطارية وسرعة الشحن ودرجة الحرارة
عمر البطارية: بعد 1500 دورة شحن وتفريغ كاملة، تصل سعة البطارية إلى 80%. بالإضافة إلى ذلك، فإن عمر البطارية أطول بثلاث مرات من المتطلبات المعتادة للمعايير الصينية
سرعة الشحن: يعمل على زيادة سرعة الشحن بذكاء في ظل سيناريوهات طلب معينة. وفي وضع الطلب المرتفع، يمكن زيادة سرعة الشحن للشاحن السريع بقدرة 65 واط بنسبة 20% أخرى. سيسمح ذلك للجهاز بشحن بطارية 4500 مللي أمبير بالكامل خلال 30 دقيقة
كفاءة زيادة درجة الحرارة: وفقًا لسيناريوهات الاستخدام المختلفة، يمكنه التنبؤ بذكاء بالحالة الحالية وظروف التدفئة. كما أنه سيطابق قوة الشحن ديناميكيًا ويحقق التوازن بين سرعة الشحن وارتفاع درجة الحرارة.
"تطبيع" بروتوكول الشحن السريع
كما ذكرنا سابقًا، تعد تقنية الشحن السريع للهواتف الذكية بمثابة هندسة النظام. بالإضافة إلى منتجات الأجهزة مثل الأجهزة وأجهزة الشحن، يعد بروتوكول الشحن أيضًا جزءًا من هذا. وهذا يحدد طريقة الاتصال بين الجهاز والشاحن.
يوجد اليوم خمس شركات مصنعة رئيسية لتقنيات الشحن السريع مع بروتوكولات الشحن في صناعة شحن الهواتف المحمولة. لدينا Qualcomm وMediaTek وUSB-IF Association وHuawei وOppo. في حين أن الثلاثة الأولى هي اتفاقيات عامة، فإن الاتفاقين الأخيرين عبارة عن اتفاقيات خاصة.
في صناعة الشحن السريع للهواتف الذكية، كانت هناك دائمًا مشكلة عدم توافق البروتوكول. وينتج عن ذلك شحن أساسي منخفض الطاقة فقط بين الهواتف المحمولة وأجهزة الشحن ذات العلامات التجارية. بالإضافة إلى التأثير على سرعة الشحن للمستخدمين، يؤدي عدم توافق بروتوكول الشحن إلى فقدان الموارد إلى حد ما، مما يزيد من مخاطر وتكلفة البحث والتطوير في الأجزاء الأولية والنهائية من السلسلة الصناعية.
التعرف على بروتوكولات الشحن العالمية
في مايو من هذا العام، أصدرت رابطة صناعة محطات الاتصالات السلكية واللاسلكية معيارًا متكاملاً للشحن السريع، "المواصفات الفنية للشحن السريع للمحطات المتنقلة"، على أمل تعزيز قابلية التشغيل البيني لمختلف الشركات المصنعة في اتفاقية تكنولوجيا الشحن السريع. حاليًا، يتم دعم هذا المعيار من قبل الشركات المصنعة للمحطات الطرفية والشركات الموردة مثل Huawei وOppo وVivo وXiaomi وHonor وSilica وRockchip وLihui Technology وAngbao Electronics وDianku Networks.
بالإضافة إلى ذلك، مع إدخال USB-C وتوسيع بروتوكول الشحن السريع USB-PD، بدأت الصناعة في التحرك تدريجيًا نحو التوافق. حاليًا، أعلنت المزيد من الشركات المصنعة عن التوافق مع بروتوكول PD، بما في ذلك Apple وSamsung وLenovo وAnker والمزيد.
ليس من الصعب أن نرى أن عقد رسوم المرور، الذي كان مقسمًا سابقًا إلى حزم منفصلة، يتم إغلاقه ببطء. وينبغي أن يكون الاتجاه العام في المستقبل نحو الوحدة. بغض النظر عن الصينية أو العالمية، سيتم توحيد بروتوكول الشحن. وهذا اتجاه عام ولا مفر منه.
يمكن استبدال الشحن السلكي بالشحن اللاسلكي
بالإضافة إلى التغييرات المذكورة أعلاه، يعتقد العديد من خبراء الصناعة أن الشحن اللاسلكي يحظى باهتمام كبير. إذا استمر هذا، فقد يحل محل الشحن السلكي.
في السنوات الأخيرة، أثناء الترقية المستمرة لسرعة الشحن لشحن الفلاش السلكي، بذلت العديد من الشركات المصنعة أيضًا جهودًا لشحن الفلاش لاسلكيًا. نحن ندرك أنه منذ عام 2018، أطلقت شركات تصنيع الهواتف المحمولة، بما في ذلك Huawei وXiaomi وMeizu وOppo وOnePlus، حلول الشحن اللاسلكي الفلاش على التوالي.
في الوقت الحالي، الذروة هي الشحن اللاسلكي من Xiaomi بقدرة 80 واط. لدينا أيضًا الشحن اللاسلكي العمودي Oppo 65W AIRVOOC وMeizu 40W. على الرغم من الوعد بالشحن اللاسلكي، لا تزال هناك بعض الاختناقات التي يجب تجاوزها.
اختناقات للشحن اللاسلكي
وفقًا لمصادر الصناعة، فإن معظم أجهزة الشحن اللاسلكية السريعة الموجودة في السوق يمكنها فقط شحن مسافات قصيرة من نقطة إلى نقطة. يتمتع هذا بمرونة منخفضة ولا يعد شكلاً حقيقيًا للشحن اللاسلكي. وقال أحد كبار المهندسين: "يجب أن يكون الشحن اللاسلكي المستقبلي بدون تلامس، أي أنه عندما يدخل الهاتف المحمول نطاقًا معينًا، يمكنه الاتصال والشحن تلقائيًا".
أيضًا، من حيث كفاءة التحويل، يتميز الشحن اللاسلكي بكفاءة تحويل منخفضة. كما أنها تواجه خسائر عالية في الطاقة وإنتاج حرارة خطير. وهذا يتطلب متطلبات أعلى لسرعة الشحن اللاسلكي وتبديد الحرارة من الجهاز.
تشير تقديرات OneZero وiFixit إلى أن الشاحن اللاسلكي المتوسط يستخدم طاقة أكثر بنسبة 47% من الشاحن السلكي. في المتوسط، يلزم توفير 14,26 واط/ساعة لشحن الهاتف المحمول بالكامل بالطريقة السلكية. تتطلب أجهزة الشحن اللاسلكية ما معدله 21,01 واط في الساعة.
أعلن ذلك مدير البحث وتطوير المنتجات الاستهلاكية المبتكرة في Anker، Li Mingkang
"عندما تقترب سرعة الشحن من الشحن السلكي وتقترب التكلفة من نطاق الشحن السلكي، قد يتم استبدال الشحن السلكي بالشحن اللاسلكي، لكن هذه التقنيات ستستغرق بعض الوقت للتغلب عليها."
خاتمة
الشحن السريع للهواتف الذكية هو في الواقع مرحلة ناضجة. لكن هذا لا يعني "الركود" في زيادة سرعة الشحن. على العكس من ذلك، فهو أشبه بالانتقال من مرحلة "التقدم السريع إلى مرحلة الركض". وهذا يعني أن زيادة السرعة لا تزال مستمرة، ولكن هناك العديد من المعايير الأخرى مدرجة الآن على جدول الأعمال. سوف يبتعد مصنعو الهواتف المحمولة الآن عن السرعة. وسيركزون على الأمان وعمر البطارية والتقنيات الأخرى. سيؤدي أيضًا إلى تحسين شحن أجهزة المستخدمين.
