Как маркетинг мешает быстрее заряжать ваши смартфоны
Как выяснилось, почти все смартфоны заряжают свои аккумуляторы токами намного ниже стандартных для них, а то, что попадает в категорию «быстрых зарядок», на самом деле медленнее того, что в других направлениях массово работает уже лет 6–7.
В чем проблема
Примерно 70–80% смартфонов на рынке имеют емкость аккумулятора в районе 3000 мА·ч и заряжаются от 5-вольтовых источников тока в 1 А. И если глянуть на характеристики их аккумуляторов, то окажется, что во всех случаях зарядка осуществляется в режиме раза в полтора ниже стандартного, прописанного в спеках.
Например, для абсолютного большинства Li-ion аккумуляторов емкостью 3–4 тыс. мА·ч стандартный ток заряда составляет 0,5 С (отношение тока заряда к полной емкости). Т.е. для модели 3000 мА·ч это 1,5 А. Кроме стандартных значений в спецификациях указывается максимальный ток заряда. И для того же абсолютного большинства аккумуляторов он составляет 1 С (3 А в нашем конкретном примере). При этом на рынке есть модели, для которых стандартный и максимальный токи могут быть заметно выше.
Вот пара конкретных примеров. Этот скриншот из характеристик аккумулятора LG BL-42D1F (который ставится на LG G5 и еще ряд других моделей):
Обратите внимание, что максимальный ток заряда составляет 1,1 С, т.е. как раз чуть больше 3 А при пятивольтовом источнике.
Вот пример еще одной «батарейки» LG BL-45B15:
Тут все аналогично предыдущему аккумулятору.
Еще примеры
Для изучения характеристик смартфонных аккумуляторов есть одно препятствие — в открытых источниках детальной информации очень мало. Мне удалось найти неполные спеки только для LG, и я привел их выше. А вот для аккумуляторов самого распространенного форм-фактора 18650 детальных спеков полным-полно, поскольку они являются массовыми коммерческими продуктами.
Давайте взглянем на один из популярных вариантов — Sanyo UR18650-NSX:
Стандартный ток зарядки почти 1,8 А что составляет 0,7 С.
А вот пример от Samsung — INR18650–30Q:
Тут у нас токи от 1,5 А и до 4 А (1,33 С)! Причем, если заряжать всегда максимальным током, а разряжать высокой нагрузкой в 15 А, то деградация по емкости через 300 циклов составит чуть более 25%, что относительно немного. Ну, а если ток разряда будет более щадящим, например в 30 раз меньше (как в типичном смартфоне), переживать за быстрое старение и вовсе не придется.
Что такое настоящая быстрая зарядка
Быстрая зарядка — это где токи составляют 2 С и более. И есть области, где это давно не новость. Например, в том же электроинструменте. Bosch и другие производители уже лет 6–7 предлагают ЗУ, заряжающие аккумуляторы 3000 мА·ч за 35 минут (20 минут до 80%). Как мне кажется, кроме высоких токов на первой фазе, такое время достигается за счет сокращения второй фазы заряда CV. В итоге аккумуляторы набирают лишь ~90–95% от номинальной емкости, но зато вы не ждете до посинения.
Вот, к примеру, спеки самсунговских «банок» 18650, работающие в таких режимах:
Для емкости в 2000 мА·ч указан максимальный ток заряда в 4 А, что составляет 2 С. А максимальное время зарядки — 50 минут. Почему не 30 минут? Напомню, что зарядка Li-ion аккумуляторов состоит из двух фаз. На первой фазе устанавливается ограничение по току. По мере насыщения аккумулятора и достижения им максимального регламентированного значения напряжения, процесс переходит в фазу дозарядки, на котором напряжение фиксируется, а ток постепенно падает. Вот как этот процесс можно изобразить для режима 1 С:
Для 2 С график будет выглядеть аналогично, но сожмется по времени. Плюс, у разных аккумуляторов могут быть разные характеристики, и фаза CV (с постоянным напряжением) может начинаться при разном уровне накопленного заряда.
Так что когда вам рассказывают про крутую быструю зарядку, которая по факту оперирует токами до 1 С (а на рынке по пальцам можно сосчитать модели, способные на большее), просто знайте, что в других областях было вдвое круче еще шесть лет назад, пускай и с некоторыми оговорками.
Почему производители не суетятся
По идее они пекутся о долговечности аккумулятора. Высокие токи заряда и разряда ускоряют деградацию. Лет семь назад по Сети гулял вот такой график с сайта batteryuniversity.com:
Нам нем отображается сокращение емкости в зависимости от токов заряда и разряда. Однако сейчас ситуация выправилась. Вдобавок у смартфонов нет таких диких токов разряда.
Ради эксперимента я взял пару 2,5-летних смартфонов с аккумуляторами 3000 мА·ч, которые все это время эксплуатировались в хвост и в гриву: Huawei P9 Lite с обычной одноамперной зарядкой и Samsung Galaxy S8, заряжавшийся всегда только в режиме 9 В и ~1,5 А. И замерил стареньким тестером количество энергии, ушедшей на зарядку.
Galaxy S8, разряженный до нуля и заряжавшийся в выключенном состоянии, за полтора часа «съел» 14,4 Вт·ч. При этом паспортная емкость его аккумулятора составляет 13,2 Вт·ч. И с учетом того, что часть взятого из розетки рассеялась на кабеле, мы получаем практически нулевую деградацию по емкости.
Иными словами, за ~1000 полных циклов быстрого заряда и разряда аккумулятор почти ничего не потерял. Не, на самом деле потери есть, просто я не задавался целью сделать прецизионные измерения и не замерял его емкость после покупки. Но, в любом случае, деградация по емкости незначительна.
У P9 Lite картина аналогична. На полную зарядку ушло 3,5 часа, и тестер намерил 12,1 Вт·ч. Правда, при этом замере он был подключен после кабеля, напрямую к смартфону. Можно констатировать, что некоторые потери в емкости есть, но они опять же совершенно незначительны.
Какой вывод? Аккумулятор, заряжавшийся почти три года только в быстром режиме 1 С, практически ничего не потерял, равно как и аккумулятор, заряжавшийся токами ниже стандартного.
В чем суть претензий
Вот вам еще одна фотка бедняги P9 Lite, который уже полтора часа отхлебывает маленькими глоточками по 0,96 А, набрав 60% заряда своего аккумулятора 3000 мА·ч. При этом ~0,2 А уходит на его текущую работу в спящем режиме.
Т.е. аккумулятору достается около 0,8 А, из чего получаем режим заряда ~0,25 С! Скорее всего, это вдвое ниже стандартного режима 0,5 С, определенного для него спеками.
Иными словами, время аккумуляторов емкостью в 2000 мА·ч прошло много лет назад. А именно под них и появился негласный стандарт «зарядок» в 1 А. И было бы нормальным явлением, если бы производители по умолчанию разрешали бы зарядку токами хотя бы в 1,5 А. При этом можно спокойно заряжать и 2 А, которые при нынешних емкостях дадут режим 0,7 С.
Но возникает вопрос, кто тогда купит Quick Charge, который будет по факту лишь на ~20% процентов быстрее?
Кто-то сейчас спросит, что мол если большинство зарядок сейчас 1 А, что будет, если смартфонам разрешить брать по 2 А? Да ничего не будет. Перед началом зарядки смартфон выбирает протокол, и если источник древний и на запросы не реагирует, будет сам его тестировать и выбирать максимально допустимый режим. Например те же смартфоны с обычными одноамперными зарядками могут брать токи 0,4, 0,5, 0,7 и 1 А (точный список режимов зависит от производителя смартфона). Если под нагрузкой источник или линия не роняют напряжение, будет взят максимальный ток.
Итак, если в Яндекс.Маркет отбросить сегмент трубок до 6 тыс. руб., где экономят на всем и ставят картонные аккумуляторы, получим 806 моделей, из которых лишь 154 поддерживают Qiuck Charge или свои фирменные технологии. Из 652-х оставшихся, по моим оценкам, будет 10% тех, кто уже умеет брать по 2А (да, процесс тут таки пошел), ну, а для прочих ~580 моделей реальным препятствием к полутора или двухамперному режиму является, по большей части, маркетинг.
