OPPO闪充开放日 MC带你探索新一代充电技术

黄兵

“充电五分钟，通话两小时”，这句广告词对于很多人来说都不陌生，简洁明了的含义让用户记住了OPPO。也正是这句广告词，让OPPO成为不少消费者心目中引领快速充电时代的先锋。2021年7月22日，OPPO在重庆智能生态科技园（OPPO工厂）举办了一场“不止于快——OPPO闪充开放日”活动，MC也受邀参加。接下来我们将带大家了解OPPO在闪充技术上的最新技术成果。

不断进化的闪充

2014年，OPPO率先推出了具有自主知识产权的VOOC闪充技术，该技术采用了低压大电流直充方案，并在Find 7机型上率先搭载。相比当时众多还在使用“五福一安”（5V/1A）充电的手机，OPPO的产品已达到领先水平。同年，VOOC mini在N3和R5上实现了适配器体积缩小，以及适配器与线材分离的设计。

2018年，OPPO在闪充的基础上还推出了升级版——超级闪充。OPPO Find X超级闪充版和OPPO Find X兰博基尼版首发搭载50W超级闪充，可在35分钟内充满一台3400mAh电池的手机。

2019年，OPPO Reno系列首次搭载了VOOC 3.0闪充技术，将技术再度升级，采用了全新的VFC算法，通过改进涓流充电，让涓流充电速度提升200%，可大幅缩短最后10%的充电时间。同年9月，30W功率的VOOC 4.0闪充技术发布。该技术能够在30分钟将4000mAh容量电池充至67%，73分钟充至100%，充电时间比上一代技术缩短了12%。同年，OPPO还发布了65W的超级闪充，可在30分钟内充满一台4000mAh电池的手机。

2020年7月，OPPO正式推出125W超级闪充，再次刷新手机快充速度记录，5分钟可将等效4000mAh电池能量充至41%，20分钟即可充满。

前面这些都是有线版的闪充和超级闪充，OPPO还推出了无线版闪充技术。

2012年，在OPPO Finder上，OPPO推出了无线充电套件，包含充电底座和保护套两部分。该套件采用Ti的无线充电芯片，符合WPC无线充电标准，这也是无线闪充的雏形。

2019年，30W无线VOOC闪充技术正式发布，OPPa首次将VOOC闪充以“无线”方式呈现，无线VOOC闪充兼容Qi标准;

2020年，OPPO正式推出40W AirVOOC无线闪充技术，解决无线充电效率低的问题，并在OPPO Ace2机型上搭载。同年7月，AirVOOC无线闪充再次升级，功率达到了65W，5分钟可将等效4000mAh电池充至25%，30分钟即可充满。

不只是快，还要安全

我们知道，充电是一项系统工程，这涉及充电器、充电线、电池等各个部件的协同。目前充电速度已经非常快了，那么如何在快的同时提升安全性呢？毕竟手机在充电时爆炸、自燃的案例不在少数。在开放日现场，OPPO VOOC闪充首席科学家张加亮和OPPO闪充团队负责人田晨从多个技术层面讲解了VOOC闪充的安全设计。

为了确保手机充电安全，OPPO在熔丝、电子开关、电芯、电池芯片检测、电池安全五个方面进行了技术强化。

低阻抗熔丝

在日常生活中，像家用电表、汽车点烟器中都会有熔丝，我们又称为保险丝，它的作用是能够在电流过大或出现其他异常时立刻熔断，从物理层面断绝电流的输入，保证电池安全。但熔丝串联在充电电路中，其阻抗的大小直接影响充电过程中的发热程度。OPPO在手机端也内置了熔丝保护机制，采用的新一代熔丝内阻值是此前的一半，性能提升一倍，能够显著提升局部的效率，进一步提升充电安全性。

首次加入氮化镓电子开关

在手机充电系统中，会用到电子开关，又称之为MOSFET，主要起安全防護作用，目前市面上大部分手机都是采用的硅MOSFET。OPPO首次将低压氮化镓应用在手机内部，以氮化镓MOSFET的方式取代手机充电电路里的硅MOSFET。关于氮化镓，MC之前做过技术文章进行解读。简单来说，氮化镓作为第三代半导体，有更高的禁带宽度，并拥有低阻抗、低结电容、高可靠性等优势。目前，行业常见的是高压氮化镓，主要应用于充电适配器、通信基站、激光雷达等高压电路中。由于氮化镓成本较高，所以市售的氮化镓充电器价格都比普通的充电器更贵。

由于闪充通路需要双向关断，但是硅MOSFET内有寄生二极管，也就要用两颗“背靠背”的硅MOSFET才可以实现该功能。但是两颗硅MOSFET就会导致体积大，阻抗也会翻倍。换成了氮化镓MOSFET之后，则可以用一颗氮化镓MOSFE玳替两颗硅MOSFET，从而让体积更小，不仅减少手机主板面积，而且其阻抗比单颗硅MOSFET还要低，并可以降低在MOSFET上的发热和充电温升，提升充电效率。此外，氮化镓MOSFET同等的内阻下耐压性能更高，耐压比硅MOSFET更好，因此会有更好的安全保护能力和可靠性。

内串双电芯提升电池容量

只有当充电速度和充电容量同时提升，才能解决人们的“电量焦虑”。OPPO为了在有限的空间内提升电池容量，它采用了内串双电芯设计，在保持双电芯所有安全性能的同时，内串的结构设计可以同比提升至少5%的容量。比如4500mAh的电池容量可提升至4750mAh以上。那么这是如何实现的呢？它通过在一个电池包中装入了两个电芯，引入一层特殊的高分子材料在电池内部将两个电池分开独立工作互不干扰，这样看起来就跟原来的单电芯电池没有什么区别，但可以在外部对它进行串联后使电压加倍。

内置电池安全监测芯片

为了提前发现电池可能存在的安全隐患，OPPO研发了一颗电池安全监测芯片。电池安全监测芯片在手机里面充当侦探的角色，当电池受到损伤的瞬间，由于正负极短路，电池的电压会出现降低的情形，而电池安全监测芯片可以通过读取电压降低的数据来判断电池是否受到损伤。不过导致电压降低的因素还有脉冲大负载，或者充电器突然被拔掉后也会导致电压瞬间降低，这就要提到另外一套监测方案——AI算法。通过AI算法来进行复杂场景的识别，在排除误触场景后如果检测到电池受损，会给用户“电池状态异常”的提示，建议更换或维修电池。如果电池损坏比较严重，那么安全监测芯片还能直接给电源管理芯片发出信号，直接切断电流输入，以阻止安全隐患进一步扩大。

换装夹心式安全电池

传统的手机锂电池由正极、负极、隔离膜组成，锂离子在正负极间进行穿梭从而就有了充电和放电的动作。普通锂电池的正极是由活性物质（对充放电产生效果的部分）与承载活性物质的集流体铝箔组成。锂电池的“脾气”比较火爆，稍微管理不善，就可能出现爆炸、起火的现象。如果只是通过软硬件系统，去提前发现电池可能出现的问题还不够，这还需要通过改变电池的结构从而提升安全性。OPPO将电池正极的铝箔替换成三层复合集流体，于是就有了夹心式安全电池。

OPPO在夹心式安全电池中，用一层新型复合材料作为基体，然后采用特殊的工艺镀上两层铝层形成一个“三明治”夹心结构的复合集流体。为了进一步提升安全保障，在这个复合集流体两面各涂覆一层安全保护层，形成最终的五层安全保护结构。

复合集流体拥有更好的延展性，同时大幅度降低了铝的使用，当电池受到外力破坏时，可大幅度降低内部短路的概率，而且夹心结构中的复合材料将正极与负极之间进行隔绝，最大程度上阻隔了外力损坏发生时电池内部的短路引发的安全问题，从源头解决电池安全的隐患。值得一提的是，夹心式安全电池技术不限定电池体系、容量大小、充电速度，未来可以适用于开发的所有电池产品。在开放日现场，OPPO播放了一段来自实验室的对比测试视频，其中夹心式安全电池可以做到100%通过针刺与重物冲击实验。

智能化充电，实时获取负极电势

我们在日常生活中使用手机时，会遇到电池越来越不耐用和充电速度越来越慢的问题，这其中的原因大都与电池老化衰减有关。电池和人_样，也会随着使用时间发生电池材料结构的破坏、电解液消耗、析锂、副反应的发生等问题，导致容量不断衰减。

手机充放电行为是由锂离子在正负极间不断进行穿梭而形成的，如果其中的活性锂离子脱出正极不再回到负极时就变成了死锂，电池的容量自然就会变少，所以这就需要尽可能维持多的活性锂离子，也就是让从正极出来的锂离子全部能进入到负极。业界认为负极电势的大小是影响活性锂多少的关键因素之一，所以如何监测并控制负极电势成为关键。

目前一般检测负极电势的方式通常使用的是三电极，除了正负极外，在电池内部再使用一个电极进行负极电压的测量。不过这在实际应用中比较困难，因为电池内部就像是一个黑盒，行业中暂时都还没有应用实时获取负极电势的方式。

不过OPPO现在已经掌握了一种方法能够动态实时获取并跟踪应用于手机中的电池负极电势，进而将其控制在比较合理的范围内，然后智能动态调控充电电流保持最大化。同时，尽量减少死锂的出现，让正极出去的锂离子全部进入负极，来延缓电池的老化以及提升充电速度。由于涉及相關技术专利，OPPO相关负责人并没有透露是通过什么方式控制负极电势。

另外，OPPO在提升电池寿命、充电速度、温度控制等方面进行了优化。比如在很多时候，手机会处于边用边充电的状态。OPPO通过实现智能温控，使充电速度和温升达到平衡。既能保证良好的握持感，又能达到尽量快的充电速度。通过在手机内部设置大量的传感器，来监测手机内部的温升情况。这是基于大数据来测算不同应用情况下主板的发热情况，通过壳温拟合预测得出外壳温度。进而设定相应温度阈值，智能计算出最佳体验的充电功率，使速度和温升达到平衡。

值得一提的是，OPPO在充电器的体积上也在不断优化，打造“饼干”超闪充电器。通过取消输入端的电解电容，采用航空级钳位二极管和高频平板变压器，并搭配脉冲充电，实现最大50W充电功率的同时，可将充电器的重量降至60g，功率密度达到2.41W/cm³（不合插脚），相比上一代超闪充电器提升了290%。可轻松装在衬衫、外套口袋以及手包等位置，让通勤、出差无负担。

同时OPPO还在超低温环境下充电进行积极探索。独有的极低温充电技术能够让电池在充电前提前热起来，在20℃的极限低温下，几十秒钟内电池温度即可升至100℃以上，随后就可开启正常的充电速度。

写在最后

虽然目前的技术还无法在降低电池体积的情况下大幅增加电池容量，但是通过快充的方式间接提升用户的充电体验。很显然，OPPO在充电方面一直处于领先地位，目前已经授权给40多家合作伙伴使用VOOC闪充，正如OPPO VOOC闪充首席科学家张加亮所说：“不论消费者选择有线或无线充电的方式，VOOC闪充系列技术都能满足人们对快速充电的多样需求，甚至在极端的环境条件下也不例外。”