Mit der heutigen Entwicklung von Smartphones ist Schnellladen fast schon zur Standardkonfiguration geworden. Im Android-Lager erfreut sich die Entwicklung des Schnellladens großer Beliebtheit.
Während Apple über die Einführung einer 25-W-Schnellladung für die iPhone 13-Serie nachdenkt, arbeitet das Android-Lager bereits an einer 200-W-Schnellladung. Unternehmen wie Huawei, Oppo, Xiaomi, Vivo usw. arbeiten intensiv an der Schnellladefunktion, von 20 W vor einigen Jahren auf 120 W jetzt.
Es ist wichtig zu beachten, dass die Schnellladetechnologie „Systemtechnik“ ist. Dies bedeutet, dass eine Kombination verschiedener Aspekte erforderlich ist, um ein System zu bilden. Wir haben Schnellladegeräte, Ladegeräte und Ladeprotokoll als separate Aspekte der Schnellladetechnologie.
Bei der Entwicklung des Schnellladens scheint es einen Engpass zu geben. Hier sind die fünf (5) Top-Smartphone-Schnellladetrends, die es derzeit gibt.
Eine hohe Ladekapazität (Ladegeschwindigkeit) ist nicht alles
Bisher herrschte der Eindruck, sobald ein Smartphone leistungsstarkes Laden unterstützt, ist das erledigt. Hohe Leistung ist nicht mehr die einzige Stärke beim Schnellladen. In nur 7 Jahren hat sich die Ladegeschwindigkeit von 20 W auf 200 W erhöht und ist heute der Standard für die meisten Smartphones.
Da die Branche mit 200 W arbeitet, sind wir jetzt auf dem Höhepunkt des Hochleistungsladens. Dies bedeutet nicht, dass es keinen weiteren Anstieg geben wird, aber der Anstieg wird langsam erfolgen. Derzeit ist Schnellladen nicht mehr nur ein Geschwindigkeitsrennen, und der Dreh- und Angelpunkt des industriellen Wettbewerbs verschiebt sich allmählich. Jetzt wird es einen Kampf um Verbesserung geben Benutzererfahrung Aufladen
Da wir uns auf die Geschwindigkeit konzentrierten, haben wir uns nicht zu sehr auf Gefahren für die Batteriesicherheit, Alterung der Batterie und chaotische Ladeprotokolle konzentriert. Jetzt wird die neue Konkurrenz in diesen Bereichen liegen.
Wie wir weiter unten sehen werden, verlagert sich die Branche nun weg von der Ladegeschwindigkeit und hin zu anderen Bereichen. Vom langsamen Laden bis zum schnellen Laden war die Ladegeschwindigkeit schon immer ein wichtiges Wettbewerbsthema. Während die Branche in die „Post-Schnelllade-Ära“ eintritt, steht nicht nur das Streben nach Geschwindigkeit im Mittelpunkt.
Ladesicherheit wird immer wichtiger
„Egal wie sich die Ladetechnik weiterentwickelt, Sicherheit steht immer an erster Stelle“, so ein Branchenexperte. Im Zeitalter des Schnellladens erfordern hohe Ladegeschwindigkeiten ein Hochgeschwindigkeitsladen und -entladen der Batterien, was die Reaktionsgeschwindigkeit der Chemikalien im Inneren der Batterie beschleunigt. Nur die Reaktionsgeschwindigkeit von Polymerbatterien kann einen höheren Strom vertragen. Andernfalls stellen die große Kapazität und die hohe Geschwindigkeit ein größeres Risiko für die Sicherheit des Mobiltelefon-Ladesystems dar.
Laut Verbraucherforschung von Anker ist die größte Verbrauchernachfrage nach Ladegeräten nicht das schnellere Laden. Nun suchen Nutzer nach „sichererem Laden“. Die Verbesserung der Ladesicherheit umfasst im Wesentlichen drei Aspekte:
- Steigern Sie die Umwandlungseffizienz durch den Einsatz neuer Materialien
- Batteriesicherheitskontrolle mit integriertem Power-Management-Chip
- Einsatz neuer Technologien, Baukonstruktionen etc. zur Einführung von Sicherheitsgarantien.
Neue Materialien sind Silizium-Sauerstoff-Anodenbatterien und Graphenbatterien
Ein leitender Ingenieur bei einem erfahrenen Mobiltelefonhersteller sagte, dass bei der Erforschung neuer Batteriematerialien Silizium-Sauerstoff-Anodenbatterien und Graphenbatterien die Richtung für die Branchenentwicklung seien.
Eingebettete Chips
Die meisten Hersteller (sowohl Smartphone-Hersteller als auch Dritthersteller) verwenden mittlerweile einen eingebauten Power-Chip, um die Batteriesicherheit zu gewährleisten.
Beispielsweise kann ein Batteriesicherheitserkennungschip Spannungsabfälle in Echtzeit überwachen und intelligent erkennen, ob die Batterie interne Schäden aufweist. Oppo und Xiaomi verfügen über diese Technologie. Ein Dritthersteller, Anker, verwendet in seinem Ladegerät Power-Management-Chips.
Neue Technologien und Baudesign
Mehrere Hersteller arbeiten bereits an neuen Technologien, um das Schnellladen sicherer zu machen. Wir haben Entwicklungen in den Bereichen Sicherungen mit niedrigem Widerstand, elektronische Schalter aus Galliumnitrid (GaN), interne Reihen-Doppelzellen, mehrschichtige Schutzbatterien usw. Die Sandwich-Schutzbatterie schützt die Batterie vor internen Kurzschlüssen aufgrund äußerer Kräfte, die Schäden verursachen könnten.
Der Begriff „Sandwich-Sicherheitsbatterie“ bezieht sich auf die Verwendung der Verbundstromkollektortechnologie (eine neue Art von Verbundmaterial als Matrix), wobei zwei Aluminiumschichten mit modernster Technologie beschichtet werden, um eine Sandwichstruktur mit beidseitiger Beschichtung zu bilden der Struktur. All dies wird auch in einer schützenden Schutzschicht der Beschichtung enthalten sein, um eine fünfschichtige Schutzstruktur zu bilden.
Tests mehrerer Hersteller zeigen, dass dieses Design zu 100 % auf Akupunktur und Schlagfestigkeit getestet wurde. Es gibt keinerlei Auswirkungen auf die Batterie nach dem Aufprall. Jetzt sehen wir, dass die aktive Entwicklung des Batterieschutzes stattfindet.
Die Batterietechnologie entwickelt sich weiter
Schnelles Laden ist im Wesentlichen eine komplexe Systemtechnik. Dieses System umfasst Ladeadapter, Kabel, integrierte PMIC-Stromverwaltungsschaltkreise, Batterien und viele andere Aspekte. Dies reicht bei weitem nicht aus, um die Leistung des Netzteils zu erhöhen.
Bisher konzentrierten sich verschiedene Hersteller aufgrund der Einschränkungen der technologischen Entwicklung auf Netzteile, um die Ladegeschwindigkeit zu erhöhen. Da die Schnellladegeschwindigkeiten jedoch auf 65 W oder sogar über 100 W steigen, besteht Entwicklungsbedarf. Wenn es keine Entwicklung gibt, wird es Fälle geben, in denen ein 100-W-kompatibles Gerät mit 15 W aufgeladen wird.
Die Batterietechnologie ist zu einem Schlüsselfaktor für die aktuellen Ladegeschwindigkeiten geworden
Ein hochrangiger Branchenexperte sagte, die nächste große Veränderung in der Schnellladetechnologie werde wahrscheinlich die Batterietechnologie sein. „Natürlich ist die Batterietechnologie am schwierigsten zu durchbrechen. „Sobald es einen Durchbruch gibt, werden wir qualitative Veränderungen in der Ladebranche erleben“, so Branchenexperten.
Derzeit haben verschiedene Mobiltelefonhersteller unterschiedliche Akkustärken. Xiaomi neigt eher dazu, die Dimension neuer Materialien zu verlassen. Im März dieses Jahres brachte das Unternehmen Silizium-Sauerstoff-Anodenbatterien auf den Markt. Oppo hat sich jedoch entschieden, KI in das Batteriemanagement einzuführen, um ein intelligentes Laden zu erreichen.
Intelligente Ladetechnologie verändert Akkulaufzeit, Ladegeschwindigkeit und Temperatur
Batterielebensdauer: Nach 1500 vollständigen Lade- und Entladezyklen hat der Akku eine Kapazität von 80 %. Darüber hinaus ist die Akkulaufzeit dreimal länger als die üblichen Anforderungen chinesischer Standards
Ladegeschwindigkeit: Erhöht auf intelligente Weise die Ladegeschwindigkeit bei bestimmten Bedarfsszenarien. Im High-Demand-Modus kann die Ladegeschwindigkeit des 65-Watt-Schnellladegeräts um weitere 20 % gesteigert werden. Dadurch kann das Gerät den 4500-mAh-Akku in 30 Minuten vollständig aufladen
Effizienz des Temperaturanstiegs: Je nach Nutzungsszenario kann es den aktuellen Status und die Heizbedingungen intelligent vorhersagen. Außerdem passt es sich dynamisch an die Ladeleistung an und sorgt für ein Gleichgewicht zwischen Ladegeschwindigkeit und Temperaturanstieg.
„Normalisierung“ des Schnellladeprotokolls
Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der Smartphone-Schnellladetechnologie um Systemtechnik. Dazu gehört neben Hardware-Produkten wie Geräten und Ladegeräten auch das Ladeprotokoll. Dies bestimmt die Kommunikationsmethode zwischen dem Gerät und dem Ladegerät.
Heute gibt es in der Mobiltelefonladebranche fünf Haupthersteller von Schnellladetechnologien mit Ladeprotokollen. Wir haben Qualcomm, MediaTek, USB-IF Association, Huawei und Oppo. Während es sich bei den ersten drei um öffentliche Vereinbarungen handelt, handelt es sich bei den letzten beiden um private Vereinbarungen.
In der Smartphone-Schnellladebranche gab es schon immer das Problem der Protokollinkompatibilität. Dies führt nur zu einem einfachen Laden mit geringem Stromverbrauch zwischen Markenhandys und Ladegeräten. Die Inkompatibilität des Ladeprotokolls beeinträchtigt nicht nur die Ladegeschwindigkeit der Benutzer, sondern führt auch zu einem gewissen Ressourcenverlust, was das Risiko und die Kosten für Forschung und Entwicklung in den vor- und nachgelagerten Teilen der Industriekette erhöht.
Anerkennung globaler Ladeprotokolle
Im Mai dieses Jahres veröffentlichte die Telecommunication Terminal Industry Association einen integrierten Schnellladestandard, „Technische Spezifikationen für mobiles Terminal-Schnellladen“, in der Hoffnung, die Interoperabilität verschiedener Hersteller im Abkommen über Schnellladetechnologie zu fördern. Derzeit wird dieser Standard von Terminalherstellern und Zulieferunternehmen wie Huawei, Oppo, Vivo, Xiaomi, Honor, Silica, Rockchip, Lihui Technology, Angbao Electronics und Dianku Networks unterstützt.
Darüber hinaus hat die Branche mit der Einführung von USB-C und der Erweiterung des USB-PD-Schnellladeprotokolls begonnen, sich schrittweise in Richtung Kompatibilität zu bewegen. Derzeit haben weitere Hersteller die Kompatibilität mit dem PD-Protokoll angekündigt, darunter Apple, Samsung, Lenovo, Anker und mehr.
Es ist nicht schwer zu erkennen, dass der bisher in einzelne Pakete aufgeteilte Mautvertrag langsam geschlossen wird. Der allgemeine Trend in der Zukunft sollte in Richtung Einheit gehen. Unabhängig davon, ob chinesisch oder global, das Ladeprotokoll wird vereinheitlicht. Dies ist ein allgemeiner und unvermeidlicher Trend.
Das kabelgebundene Laden kann durch kabelloses Laden ersetzt werden
Zusätzlich zu den oben genannten Änderungen glauben viele Branchenexperten, dass das kabellose Laden große Aufmerksamkeit erhält. Wenn dies weiterhin der Fall ist, ersetzt es möglicherweise das kabelgebundene Laden.
Während die Ladegeschwindigkeit des kabelgebundenen Blitzladens in den letzten Jahren ständig verbessert wurde, haben verschiedene Hersteller auch Anstrengungen unternommen, Blitze drahtlos zu laden. Wir gehen davon aus, dass Mobiltelefonhersteller wie Huawei, Xiaomi, Meizu, Oppo und OnePlus seit 2018 nacheinander drahtlose Flash-Ladelösungen auf den Markt gebracht haben.
Der Höhepunkt liegt derzeit bei Xiaomis 80-W-Wireless-Flash-Charging. Wir haben auch Oppo 65W AIRVOOC und Meizu 40W Vertical Wireless Charging. Trotz des Versprechens des kabellosen Ladens gibt es immer noch einige Engpässe, die es zu überwinden gilt.
Engpässe beim kabellosen Laden
Laut Branchenquellen können die meisten drahtlosen Schnellladegeräte auf dem Markt nur kurze Punkt-zu-Punkt-Distanzen laden. Dies weist eine geringe Flexibilität auf und ist keine echte Form des kabellosen Ladens. Ein leitender Ingenieur sagte: „Das zukünftige drahtlose Blitzladen sollte kontaktlos sein, das heißt, wenn das Mobiltelefon eine bestimmte Reichweite erreicht, kann es automatisch eine Verbindung herstellen und laden.“
Auch im Hinblick auf die Umwandlungseffizienz weist das kabellose Laden eine geringe Umwandlungseffizienz auf. Außerdem kommt es zu hohen Leistungsverlusten und starker Wärmeentwicklung. Dies erfordert höhere Anforderungen an die Geschwindigkeit des kabellosen Ladens und die Wärmeableitung vom Gerät.
OneZero und iFixit haben geschätzt, dass das durchschnittliche kabellose Ladegerät 47 % mehr Energie verbraucht als ein kabelgebundenes Ladegerät. Im Durchschnitt werden 14,26 Wh benötigt, um ein Mobiltelefon kabelgebunden vollständig aufzuladen. Kabellose Ladegeräte benötigen durchschnittlich 21,01 W·h.
Dies gab Li Mingkang, Direktor für Forschung und Entwicklung innovativer Konsumgüter bei Anker, bekannt
„Wenn sich die Ladegeschwindigkeit der des kabelgebundenen Ladens annähert und die Kosten sich dem Bereich des kabelgebundenen Ladens nähern, wird das kabelgebundene Laden möglicherweise durch kabelloses Laden ersetzt, aber es wird einige Zeit dauern, bis diese Technologien überwunden sind.“
Fazit
Das Schnellladen von Smartphones ist eigentlich in einem ausgereiften Stadium. Dies bedeutet jedoch keine „Stagnation“ bei der Steigerung der Ladegeschwindigkeit. Im Gegenteil, es handelt sich eher um einen Übergang vom „Schnellvorlauf“ zur Joggingphase. Das bedeutet, dass die Geschwindigkeitssteigerung noch nicht abgeschlossen ist, aber viele andere Kriterien auf der Agenda stehen. Mobiltelefonhersteller werden nun von der Geschwindigkeit absehen. Sie werden sich auf Sicherheit, Akkulaufzeit und andere Technologien konzentrieren. Es wird auch das Aufladen der Geräte der Benutzer verbessern.
