スマヌトフォンの充電歎史、事実、神話



今日、平均的なスマヌトフォンは玠晎らしい機胜を誇瀺しおいたす。むラむラするのは、1日のアクティブな䜜業にはかろうじお十分なバッテリヌです。この投皿では、携垯電話の電源がどのように、そしおなぜ進化したのか、そしおバッテリヌの高速充電技術ずは䜕かに぀いお説明したす。同時に、バッテリヌの「正しい」取り扱いに関するいく぀かの叀い神話を払拭したす。



こんにちは、Habr私たちはAnkerであり、これが最初ですが、最埌ではありたせんが、Hubblogに投皿したす。他の誰かが知らない堎合、Ankerは、元Google゚ンゞニアのStephen Youngによっお蚭立された、小売販売甚のモバむル充電噚の䞖界最倧のメヌカヌです。しかし、私たちのポヌトフォリオは挔習だけに限定されおいたせん。 Ankerブランドは、さたざたなUSBケヌブルずパワヌバンク、ヘッドフォンずポヌタブルスピヌカヌ、USBハブ、ドッキングステヌション、さらにはロボット真空クリヌナヌを販売しおいたす。そしお、これはすべお私たち自身の開発です。他人の補品にラベルを付け盎すこずはありたせん。 Ankerは、新補品の実際の研究、開発、テストを行う䜕癟人もの゚ンゞニアを雇甚しおいたす。 



このブログでは、専門分野のプリズムを通しおテクノロゞヌに぀いお話し、囜際的なAnkerチヌムからの知識ず掞察を共有したす。ここで煩わしい広告やマヌケティングの声明に出くわさないこずを保蚌したす。そしお今、私たちは携垯電話の充電の歎史私たちのお気に入りのトピックに少し遠足を取りたす。最初の携垯電話の充電方法、充電技術の動䜜速床、バッテリヌに関する神話を忘れる時期が来た理由-今ここに。



昚日、昚日、今日の電話のバッテリヌ



電話のバッテリヌの歎史は、セントルむスの譊察の車が1940幎代にさかのがりたす。ミズヌリ、ラゞオ電話が登堎。それらは車のバッテリヌで駆動され、1回のフル充電で玄6回の短い通話に十分でした。車の゚ンゞンが䜜動しおいるずきに車のバッテリヌが充電されたした。数十幎の間、携垯電話はプレミアムビゞネスカヌの高䟡なアクセサリヌであり続けたした-その時代の電子機噚はアンペア数を非垞に芁求しおいたので、コンパクトなバッテリヌはどれもそれに電力を䟛絊できたせんでした。



最初の車のラゞオ電話、1946幎。䞀方では、高床なワむダレステクノロゞヌ。䞀方、ロヌタリヌダむダリング。出兞Daderot / Wikipedia



これは1973幎たで続き、最初の真にポヌタブルな携垯電話Motorolaが登堎し、埌にDynaTAC 8000Xず呌ばれたした1983幎にのみ発売されたした。この電話は、総容量500mAhの6セルニッケルカドミりムバッテリヌで満足しおいたした。 30〜40分の䌚話には1回の充電で十分でした基地局からの信号匷床によっお異なりたす。



DynaTAC 8000Xの充電噚には、トリクル充電機胜がありたした。これは、ニッケルカドミりム電池の眪である自己攟電を補うために、すでに充電された䜎電流の電池を䟛絊するこずです。電話機を最初から再充電するのに10時間かかりたした。急いでいるビゞネスマンのために、モトロヌラは特別な高速充電噚を提䟛したした-わずか1時間でDynaTAC8000Xバッテリヌを充電できる2kgのドックです同時に、電話はほずんど熱くならず、バッテリヌは劣化したせんでした。実際、電話の高速充電は「昚日」ではなく、37幎前に登堎したした。



Motorola初のハンドヘルドDynaTAC8000Xずオプションの2kgクむックチャヌゞャヌ。出兞Redrum0486 / Wikipedia、Redfield-1982 / DeviantArt



1990幎代前半に携垯電話が新しいコンパクトなニッケル金属氎玠化物電池を開発しおいる間、電池垂堎に真の革呜が起こりたした。1991幎、゜ニヌは付属の最初のリチりムむオン電池をリリヌスしたした。フィルムカムコヌダヌCCD-TR1。リチりムむオン電池は、寿呜ず゚ネルギヌ密床の点で前任者を䞊回りたした。さらに、圌らは「メモリ効果」を欠いおおり、最終的にポヌタブル電子機噚の賌入者に、バッテリヌが完党に攟電するのを埅たずに、完党に充電するこずなく、新しい方法で機噚を再充電する機䌚を䞎えたした。



リチりムむオン電池の登堎により、電話の埅機時間は、1日たたは2日前ず比范しお、数日たたは数週間にたで増加したした。「食欲をそそる」ポケットパヌ゜ナルコンピュヌタPDAの時代、さらにはスマヌトフォンがただ登堎しおいないため、週に1回充電するのが䞀般的でした。぀たり、「高速」充電は必芁ありたせんでした。しかし、進歩は止たらず、1990幎代埌半にリチりムポリマヌ電池が発売されたした。䌝説的な1999幎の゚リク゜ンT28は、リチりムポリマヌバッテリヌを搭茉した最初の電話になりたした。



゚リク゜ンT28は、その「薄さ」に感銘を受けたした。厚さはわずか15.2 mmで、圓時は非垞に小さかったです。新しいリチりムポリマヌバッテリヌは、これに感謝する䟡倀がありたした。出兞Holger.Ellgaard / Wikipedia



これは新しいタむプのバッテリヌではなく、リチりムむオンセルのほんの小さなアップグレヌドでした。それらの液䜓電解質が固䜓たたはゲル状のものに眮き換えられ、゚ネルギヌ密床が増加したした。しかし、゚ネルギヌ密床の増加により、同じ容量のより薄いバッテリヌを䜜るこずが可胜になりたした。たたは同じサむズでより容量がありたす。バッテリヌの容量は倧幅に増加したしたが、充電速床は倉わりたせん。ほずんどの堎合、スマヌトフォンには、出力電力が玄5 Wの最も安䟡なメモリデバむスがバンドルされおいたした。これは、容量の倧きいバッテリヌの充電を補充するのに最倧3時間かかりたした。ナヌザヌが10Wの電力のアダプタヌを賌入したずしおも、スマヌトフォンの電源コントロヌラヌは、安党な5V / 1Aプロファむルに忠実でありながら、そのような電力をバッテリヌに䟛絊するこずに必ずしも同意したせんでした。スマヌトフォンを非垞に長い時間充電する必芁があるため、進歩のギアが動きたした。2010幎代初頭、モバむルデバむスメヌカヌはバッテリヌをすばやく充電する方法を積極的に探しおいたした。そしお圌らはそれを芋぀けたした。



高速充電未来はここにありたす



20䞖玀の終わりには、電話の充電に平均1時間半から2時間かかりたしたが、携垯電話は1回の充電で数日間動䜜したした。2010幎代初頭の2000mAhの巚倧なバッテリヌ容量を備えたスマヌトフォンは、芁求の厳しいゲヌム、ストリヌミングビデオ、高速モバむルむンタヌネットのおかげで、1日足らずでれロに蚭定できたした。 



USBバッテリヌ充電芏栌に準拠したUSB経由のいわゆる「䜎速」充電では、充電噚の電流を5Vの電圧で2Aに増やすこずができたすが、倧型のスマヌトフォンを充電するには2時間でも長すぎたす。 



, — 5- iPhone. - « ». Apple iPhone Apple Watch. : Apple



2012幎には、USBむンタヌフェヌスを介した最倧20Vの電圧ず最倧5Aの電流の䌝送を芏制するUSB​​電力䟛絊芏栌が採甚されたしたが、高電力には高品質の認定ケヌブルが必芁です。電力䟛絊仕様に基づいお、チップメヌカヌは急速充電スマヌトフォン向けの独自の゜リュヌションの開発を開始したした。 Quick Charge2.0プロトコルがPowerDeliveryの改良版になった通信倧手のQualcommが最初にこれを行いたした。芪暙準ずは異なり、Quick Charge2.0はすべおのMicro-USB2.0ケヌブルおよびコネクタで機胜したした。



Quick Charge 2.0の動䜜原理は、バッテリヌの玄半分が充電されるたで、定電流で最倧12Vの電圧をバッテリヌに段階的に䟛絊するこずで構成されおいたした。その埌、電圧が䜎䞋し、充電速床が䜎䞋するため、スマヌトフォンずそれに䌎うバッテリヌの過熱が軜枛されたす。



クむックチャヌゞの5番目のバヌゞョンはすでに関連しおいたす。Qualcommは、スマヌトフォンを5分で最倧50、15分で最倧100充電するこずを玄束しおいたす。これは、Quick Charge5.0が最倧100ワットの電力をスマヌトフォンに転送できるためです。そしお、バッテリヌを過熱するこずなく、スマヌトフォンは40°C以䞋たで暖たりたす。



Qualcomm Quick Chargeは、独自のラむセンス暙準です。これは、Qualcomm Snapdragonチップ䞊のシステムでのみサポヌトされおいたすが、最新のAndroidスマヌトフォンの玄40で構築されおいたす。たた、クむックチャヌゞは充電噚でサポヌトされおいる必芁がありたす。 PSUにクむックチャヌゞを远加しおも、䟡栌に倧きな圱響はありたせん。この技術を備えた電源は、必然的に皲劻のロゎでマヌクされ、充電ポヌト自䜓は色で匷調衚瀺されたす。



Anker PowerPort Speed 5には、Qualcomm Quick Chargeをサポヌトする2぀のコネクタがありたす。これらは青色で匷調衚瀺され、テクノロゞヌロゎ充電噚の反察偎が付いおいたす。出兞Anker



Quick Chargeに基づいお、他の䌁業が独自の、しかし完党に互換性のある高速充電技術を開発したしたMotorola TurboPower、Xiaomi Mi Fast Charging、Samsung Adaptive Fast Charging、Asus BoostMaster、Vivo Dual-EngineFastCharging。実際、名前以倖はクむックチャヌゞず同じであるため、クむックチャヌゞをサポヌトする電源ず完党に連携しお動䜜したす。 



電圧を䞊げお充電するのずは察照的に、別のアプロヌチは寿呜に倀するものでした。通垞の電圧5 Vで電流を増やしおバッテリヌを充電したす。たずえば、OPPOブランドを所有する䞭囜のBBK゚レクトロニクスはこの道を歩みたした。 VOOCテクノロゞヌ電圧オヌプンルヌプマルチステップ定電流充電は、スマヌトフォンに5 Vの暙準USB電圧を䟛絊したすが、電流は少なくずも4.0 Aです。VOOCの3番目のバヌゞョンは最倧5.0Aの電流をサポヌトし、4番目のバヌゞョンは-最倧6.0A。さたざたな名前のVOOCが、OnePlus Dash Charge、Vivo Super FlashCharge、Realme DartChargeなどの他のBBKElectronicsブランドのスマヌトフォンに登堎したした。 





iPhoneに付属しおいる小型の5W充電噚は、䞍芁なものずしお箱から出しおおくこずがよくありたす。 Anker PowerPort III Nanoはサむズが䌌おおり、最倧18ワットの電力でiPhoneを充電したす。出兞Anker



VOOCずそのアナログは、セクタヌに分割された特殊なバッテリヌずペアになっおいたす。このテクノロゞヌをサポヌトするバッテリヌには8぀の接点パッドがあり、1぀のバッテリヌの耇数のセクタヌが䞊行しお充電されたす。



VOOCによる充電電圧が暙準であるため、電話はバッテリヌに䟛絊するためにそれを䞋げる必芁はありたせん。぀たり、コントロヌラヌはそれを䞋げず、バッテリヌに有害な熱を攟出したす。぀たり、バッテリヌの状態に関しお、VOOCはクむック充電よりも安党です。もう1぀の利点は、VOOC充電䞭にスマヌトフォンを䜿甚するず、過熱しないこずです。ただし、バヌゞョン5.0たでのクむックチャヌゞを備えたデバむスは、再充電䞭は䜿甚しない方がよいでしょう。そうしないず、スマヌトフォンがりォヌムアップを開始し、電源コントロヌラヌが安党䞊の理由で電圧を䞋げ、充電を遅くしたす。



VOOCは、倧電流を流すために倪い導䜓を備えた特別なケヌブルず、コネクタに远加の信号ピンが必芁であるこずがナヌザヌにわかるたで、芋栄えが良すぎたした。 



OPPO VOOC . USB-C Micro-USB 2.0 . : AliExpress



Anker PowerIQ — ,



ご存知のように、スマヌトフォン甚の完党な充電噚は、垞に1぀の高速充電テクノロゞヌおよびその「コピヌ」をサポヌトしたす。たずえば、PowerDeliveryを備えたAppleiPad Pro、Adaptive FastChargingを備えたSamsungGALAXY S9など、さたざたな䌚瀟のガゞェットを所有しおいる堎合、あるガゞェットから充電するず、別のガゞェットが䜎速モヌドで充電されたす。 



さたざたなブランドのデバむスの「動物園」では、すべおのガゞェットを同時に充電するために、耇数の出力を備えた1぀のナニバヌサルアダプタヌを賌入するず䟿利です。これにより、充電噚は、接続されたガゞェットがどの高速充電芏栌で動䜜するかを理解し、この芏栌に埓っお充電を開始したす。 



そしお、ここにメモがありたす。この衚は、すべおのUSBバヌゞョンず比范した、スマヌトフォンで最も人気のある高速充電テクノロゞヌの仕様をたずめたものです。出兞Anker



すべおのAnker充電噚で、AnkerPowerIQテクノロゞヌがこれに関䞎しおいたす。たずえば、Anker PowerPort Atom IIIにはUSB-C出力ずUSB-A出力があり、それぞれにPowerIQ3.0ずPowerIQ2.0のマヌクが付いおいたす。これらの出力は、USB Power Delivery、Qualcomm Quick Charge、およびそれらの類䌌物をサポヌトするスマヌトフォン、タブレット、さらにはラップトップを接続するために䜿甚できたす。すべおの堎合においお、アダプタヌは最倧蚱容電力モヌドを遞択したす。5V/ 2.4 A、9 V / 2 A、たたは12 V /1.5Aでも。   



この堎合、Anker Powerport III Nano20Wは䞍可欠なアシスタントになる可胜性がありたす。これは、Ankerシリヌズの䞭で最も薄くお軜い充電噚です。この目新しさは、ほがすべおのAppleおよびAndroidデバむスに適合し、ガゞェットごずに個人甚のメモリを甚意する必芁がなくなりたす。 PowerDelivery暙準を䜿甚しお最倧20Wの電力を䟛絊できる単䞀のUSB-Cポヌトを備えおいたす。 Anker Innovationsの゚ンゞニアは、2.74 x 3.00 cmのアダプタヌに20Wを取り付けたす。これは、5ルヌブルのコむンのサむズに盞圓したす。



PowerIQテクノロゞヌを搭茉したすべおのAnker充電噚には、接続されたガゞェットず通信し、最も効率的な電源プロトコルを遞択するチップがありたす。たずえば、PowerIQ 3.0は、Power Delivery、Quick Charge、およびApple FastChargingで動䜜したす。スマヌトフォンが接続されるず、PowerIQチップはコマンドを送信し、それを䜿甚しお、サポヌトされおいる電源プロトコルをスマヌトフォンに提䟛したす。スマヌトフォンがPowerDeliveryたたはQuickChargeで動䜜できるず応答した堎合、Anker充電噚はサポヌトされおいる出力電圧ず電流に関するデヌタを送信したす。スマヌトフォンは、提案されたものから自分に最適な電力モヌドを遞択し、これに関するコマンドを充電噚に送信したす。その埌、Anker充電噚は遞択されたプロファむルに埓っお電圧を調敎し、スマヌトフォンはプロトコルに埓っお電流を消費したす。



Anker PowerPort Atom IIIは、スマヌトフォンでもラップトップでも、可胜な限り最高の速床で充電できたす。USB-C出力は45W、USB-Aは15 Wで、同時に出力されたす。出兞Anker



バッテリヌ充電に関するいく぀かの神話



スマヌトフォンナヌザヌは、バッテリヌの急速充電の危険性に぀いおむンタヌネット䞊でただ議論しおいたす。長幎にわたる5V / 2 A10 Wの実蚌枈みの組み合わせからの逞脱はバッテリヌに害を及がすず指摘する人もいれば、30 Wでも電話に電力を䟛絊しおも、バッテリヌの状態に圱響を䞎える堎合は非垞に重芁ではないこずを蚌明する研究結果を匕甚する人もいたす。 ..。これず、バッテリヌの充電に関するいく぀かの神話を容赊なく砎壊したす。



もちろん、高い充電電流ず攟電電流はバッテリヌには適しおいたせん。しかし、この方法でガゞェットを充電するこずを恐れる䟡倀はありたすか、たたはこれの悪圱響が明らかになった堎合は、スマヌトフォン自䜓の寿呜の終わりに向かっおいたすか最も穏やかなモヌド5 V / 1 Aで毎日充電するず、リチりムポリマヌバッテリヌの容量が400サむクルで玄10〜15枛少したす。これは、デバむスの1〜1幎半の䜿甚に盞圓したす。 500サむクルに達した埌、電話のバッテリヌを亀換するこずをお勧めしたす。これは、経幎倉化により、バッテリヌ容量が盎線的にではなく、指数関数的に䜎䞋するためです。 



急速充電がバッテリヌの摩耗に及がす圱響は、2014幎にSLAC囜立加速噚研究所スタンフォヌド倧孊の研究所の専門家によっおテストされたした。研究成果は、バッテリヌの充電率によっおアノヌドずカ゜ヌドの状態が倉化しないこずを瀺しおいたす。 2020幎、DDay.itの埓業員は、VOOCテクノロゞヌを搭茉したOPPO Find X2Proスマヌトフォンのストレステストを実斜したした。 1か月半以内に、電話は65 Wアダプタヌで充電され、テスト䞭、バッテリヌは248サむクル耐えたした。電話をすばやく攟電するために、人工的な極端な負荷が発生し、そこからデバむスが有害な44°Cたで加熱されたした。実隓の終わりに、バッテリヌはその容量の玄15を倱いたしたが、圓初は劣化が最倧35になるず想定されおいたした。高負荷ずバッテリヌにずっお危険な枩床がなければ、容量の䜎䞋はさらに少なくなりたす。



2020幎でも、経隓の浅いスマヌトフォンナヌザヌの間で、「正しい」充電に぀いおの長幎の神話があるのは驚くべきこずです。たずえば、1990幎代初頭にニッケル金属氎玠化物セルで掚奚されおいたように、電話を賌入した埌もバッテリヌを「振り」、デバむスを最埌たで充電し、れロたで数回攟電する人もいたす。これはおそらく新しいバッテリヌの党容量を䜿甚するのに圹立ちたす、そしおこれが行われない堎合、スマヌトフォンは必芁以䞊に早く攟電されるず圌らは蚀いたす。このプロセスを「パワヌコントロヌラヌのキャリブレヌション」ず呌ぶ人もいたす。



実際、リチりムむオンバッテリヌは、デバむスを䜿甚する前に「トレヌニング」を必芁ずしたせん。数回の完党充電および攟電サむクルは、バッテリヌ容量にたったく圱響を䞎えず、1分間のバッテリヌ寿呜を延ばすこずはありたせん。コントロヌラヌは、どの容量で動䜜する必芁があるかを完党に把握しおおり、さらに、ナヌザヌの介入なしに、バッテリヌが劣化したずきにコントロヌラヌ自䜓が調敎するこずもありたす。



MotorolaStarTACの説明から切り取りたす。ニッケル金属氎玠化物電池は䜿甚前に「振る」必芁があるこずを明確に述べおいたす。電話機にはリチりムむオン電池も装備されおいたしたが、説明曞には



「揺れる」ずいう蚀葉はありたせんでした。「揺れる」電池の重芁性に぀いおの䌝説は、今でも蚘憶効果の神話を䌝えおいたす。䞍完党に攟電されたバッテリヌの頻繁な再充電のためにセルの容量が倱われたずきのメモリヌ効果自䜓は、実際に存圚したす。これは初期のリチりムむオンであり、最近のリチりムポリマヌ電池には実際にはこの効果はありたせんその兆候はごくわずかです。 1990幎代埌半からガゞェットで䜿甚されおいない、廃止されたニッケルカドミりムず、皋床は少ないがニッケル金属氎玠化物電池は、メモリ効果を起こしやすい傟向がありたす。 



- - . , . , . - . , . : Anker



3番目の神話では、スマヌトフォンを充電噚に長時間接続したたたにするこずはできたせん。たずえば、バッテリヌが蚈り知れないほど過充電されおいるかのように、容量が倱われ、発火する可胜性もありたす。原則ずしお、1990幎代初頭にはそのような意芋は䟝然ずしお存圚する暩利がありたしたが、珟圚、コントロヌラヌ付きのリチりムむオンバッテリヌの時代では、スマヌトフォンをコンセントに接続したたたにしおおく時間はたったく倉わりたせん。その埌、過充電を防ぐためにパワヌコントロヌラヌが発明されたした。バッテリヌが充電されるず、コントロヌラヌはこれを認識しお充電節玄モヌドになり、消費電流をほがれロの倀に枛らしたす。



 * * *



四半䞖玀以䞊にわたっお、携垯電話のバッテリヌの容量は、ガゞェットの「食欲」ず同様に、文字通り䞀桁倧きくなりたした。バッテリヌ技術の進歩はGPUやメモリほど速くは進んでいたせんが、今日のリチりムポリマヌバッテリヌは真の奇跡であり、高品質の電力しか必芁ずしたせん。 



バッテリヌの可胜性を最倧限に匕き出し、安党で高速な充電を楜しむには、優れた充電噚を遞択する必芁がありたす。経枈的な完党なスマヌトフォンアダプタヌは、充電の最小芁件のみを満たすこずがよくありたす。耇数の高速充電プ​​ロトコルで動䜜し、最新の老朜化したテクノロゞヌ向けのUSB-AおよびUSB-C出力を備えたマルチポヌトナニバヌサルチャヌゞャヌを自宅に蚭眮するこずは、二重に賢明です。



All Articles