技术前瞻：提升手机续航能力的四个方案

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　　文/程贵锋 微信公众号：贵锋谈

　　智能终端续航之殇无以言表，用户痛点就是市场机会

　　Apple Watch的续航问题被一再诟病，而智能手机的待机之殇已经无需多言。消费者早已习惯1天1充的无奈，甚至不得已选择“1+1模式”：“1部手机+1部随身充电宝”，或者“1部大屏智能机上网+1部小屏通话手机”。很多用户怀念功能机、小灵通待机1-2周的奢侈生活。过去的几年，手机在硬件配置上遵循摩尔定律，唯独不包括电池技术，实际上是手机电池需求过快增长与电池续航技术更新缓慢之间的矛盾日益恶化的结果。

　　问题与用户需求的痛点就是市场机会点，所以我们看到续航性能表现优异的手机都受到市场追捧，续航已成为厂商着力挖掘的卖点。在众多新品发布会上，与续航相关的技术名词逐渐多起来变成营销卖点：超大电池容量、智能节电技术、电池能量密度、快充/闪充……不一而举。在续航表现上相对突出的厂商受到市场追捧，以前的飞利浦、NOKIA，而如今续航能力哪家强的评测则比比皆是，成为用户购机最关注的TOP因素。

　　在2009-2014年，整个市场被硬件军备竞赛所笼罩，厂商对于手机续航的优化大部分是雷声大雨点小。2014-2015年，手机硬件发展终于开始放慢脚步，与此同时，电池续航新技术逐渐成为市场关注焦点。

　　那么，智能手机续航的痛点在2015年能否有所缓解呢？

　　从开源节流4个方面看2015年智能手机续航技术发展

　　其实智能手机续航痛点的解决之道很简单：无非“开源节流”四个字。开源：增加固定电池容量或者更快、更方便的补充能量；节流：省着点用，能省则省。

　　接下来，我们从(1)提升电池容量；(2)智能节电技术；(3)快速充电技术；(4)无线充电技术等4个方面依次分析：

　　一、提升电池容量：2015年高能量密度锂离子电池手机将大行其道

　　相比太阳能电池、镁离子电池、超级电容等电池新材质应用而言，锂离子电池的改进技术，仍是当下最为现实的解决方案。当下电池的主流是聚合物锂电池芯，以石墨作为负极，石墨碳负极电池的能量密度达到600WH/L差不多已到极限，而将硅负极材料的引入来提升电池能量密度已是业界公认的方向之一，即：硅碳代替石墨，将石墨负极电池变成硅基负极电池。

　　目前一般手机厂商的电池能量密度大都在560-580WH/L左右，热门机型中，小米note电池容量3000mAh，能量密度为676.5Wh/L；华为荣耀6 Plus为3600mAh,电池能量密度595Wh/L。据悉，包括联想、OPPO、中兴等有多家手机厂家，在新的手机方案中测试美国安普瑞思公司650-720WH/L高密度的硅负极电池，如采用纯硅负极材料能量密度有望达到900WH/L。业内普遍判断，2015年，基于硅负极材料的700WH/L高能量密度电池产品将实现规模商用。

　　当然，也不排除有更高能量密度电池的手机终端在2015年上半年上市。比如，据外媒iTWire报道，智能手机新军蓝魔数码即将发布的新机将采用能量密度为800WH/L的“超级电池”，比现有的手机电池主流水准(560Wh/L)提升40%，电池容量达18.4Wh(3.8V/4850mAh)，比主流智能手机电池容量(3.8V/3000mAh)提升约60%，同时在充电速度、安全性等方面有明显提升。如后续产品上市后真如报道所言，蓝魔手机将成为智能手机新的“能量王”，表现值得关注，可能引发新一轮电池能量密度军备竞赛！

　　特别需要关注的是，除了能量密度外，安全、膨胀、循环等性能指标也是高能量密度电池需要重点解决的问题。

　　二、智能节电技术：厂商PK大舞台，优化无止境

　　电池容量很重要，但相比较而言，智能节电优化更是考验厂商功底的地方。

　　在芯片层面，制程工艺与集成度的不断提升带来功耗的有效下降。28nm可以说是LTE手机能够规模商用的基础前提，就是因为工艺达不到28nm难以处理LTE高速数据速率处理。而在2015年，旗舰芯片的制程工艺将提升到20nm，16年导入16/14nm，制程工艺的提升将有效降低处理器功耗。同时，射频/前端、基带集成度的提升，也将降低芯片功耗。

　　对于终端厂商而言，需要基于用户使用模型预测与使用场景智能感知进行智能节电优化，至少需要在处理能力资源、网络连接切换、屏幕点亮、APP连接等方面进行优化：

　　基于上层需求的处理能力智能调度：例如，基于应用层的性能需求进行CPU处理能力(大小核)的智能调度；

　　无线网络连接的智能切换调度：基于无线网络性能监测的3G/4G网络切换优化、空闲与业务态的快速切换处理、移动数据连接与wiFi连接的智能切换等；

　　屏幕点亮的智能控制：屏幕是手机耗电大户，待机黑屏下的快速休眠机制、基于环境的自动感应与亮度调节等；

　　应用APP软件的智能连接控制：优化控制应用软件的心跳同步机制，避免在待机状态下被唤醒频繁建立无线连接等。

　　言而总之，就是能省则省，智能节省！

　　三、快速充电技术：电池容量不足快充补，2015年将成新品标配

　　从物理上讲快充原理很简单，在当前电池材质没有革命性更新的前提下，快充的实现主要是通过提升电压、提升电流或是两者同时提升的方式。电池新技术发展缓慢，各厂家希望寄予快速充电技术的发展，减少充电时间，提高用户体验，快充已经成为现阶段手机市场的又一热点。

　　终端厂商、芯片厂商、适配器厂商等纷纷推出“快充”解决方案。在“快充”方案链上，主要涉及适配器、充电IC、芯片平台以及快充协议。

　　在芯片厂商解决方案中，高通的Quick Charge快充方案生态系统最为成熟，已经发展到QuickCharge 2.0，有两种规格：Class A(5/9/12V)与ClassB(5/9/12/20V)。芯片方面，高通全系列芯片支持；终端厂商方面，三星， 小米， HTC, Sony, Motorola,Google, Sharp等支持；多家AC/DC, DC/DC与USB芯片商推出QC2.0解决方案，其中包括Dialog(收购Iwatt)、PowerIntegration等。除了高通，还有MTK的PumpExpress、TI的Max Charge、FairChild的ACCP(AdaptiveCharger Communication Protocol)等快充协议及方案。

　　在终端厂商解决方案中，OPPO的VOOC闪充最具代表性，现已发展到2.0版。VOOC采用降低电压增大电流的充电方式(5V/4.5A)，将充电控制电路从手机侧移到适配器侧，同时需要一系列采用专门定制的配件配合，包括适配器(新增充电控制电路智能MCU控制)、电池(定制8触点)、数据线、电路、接口(7pin)等。

　　在快速充电体验方面，终端厂商目前的期望基本上是10分钟完成30%充电，30分钟完成70%充电。

　　综上可见，当前快充生态链处于百花齐放阶段，在标准协议、配件支持等方面兼容性差。但不管如何，在2015年，终端厂商的新产品支持快充几成标配。支持快充、比拼充电速度，将成为2015年厂商的一大重点关注点。

　　这里提个醒儿：过度提升输出电压，势必带来更高风险的安全隐患，所以，快充，别一味追求快，安全才是第一位！

　　四、无线充电：标准体系从三足鼎立到两大阵营，终端兼容多标准有望带动加速发展

　　无线充电技术已经炒作多年，但由于技术标准的混乱不统一，无线充电效率低、充电体验差、充电环境匮乏等多方面原因，一直进展缓慢。2015年随着无线充电技术从标准融合、技术升级、产业生态构等方面都出现了积极变化，有望呈现加速发展态势。

　　2015年1月，无线充电三大联盟中的A4WP与PMA宣布合并，融合后计划创立的新标准将兼有PMA的感应充电和A4WP的共振充电特性。A4WP由高通、三星等公司在2012年成立，近年来积极构建无线充电生态系统，力推电磁共振充电技术为下一代无线充电标准技术，除了与芯片商、充电模组厂、终端厂商品牌厂商合作外，积极与连锁餐饮、饭店、旅馆、医院等公私营场所经营者加大合作力度。PMA主推的无线充电板充电已在美国星巴克咖啡店商用，与PMA合并后，A4WP的产业支持力量已经与WPC相抗衡。在2015年CES展上，A4WP充分展示了其在无线充电生态构建的成果，大有超越WPC之势。

　　WPC是最早的无线充电阵营，主推的Qi标准是“电磁感应技术”，现处于市场相对领先地位。虽同为在充电板上接触时充电但与PMA充电板并不兼容。目前WPC低功率标准已经趋于成熟，认证设备完善。WPC无线充电技术上现在面临的问题是充电电流太低，无法适应当前大电池快速充电的需求：WPC1.1协议规定充电功率为5W，在满足Qi认证下，充电电流不应超过5V/1A，才能与市场上认证的发射端兼容。

　　值得关注的是WPC Qi标准的1.1版本中，在感应充电技术的基础上也加入了电磁共振充电技术。由此可见，两大阵营虽然在技术上仍有较大差异，但都走向了同时兼容感应充电与共振充电技术的标准路线。未来，两大阵营的无线充电技术将继续在最大充电发射功率、充电效率、隔空充电距离、充电过程中的外物阻隔机制等安全性、待充终端识别、多模支持等方面展开竞争。

　　由于两大阵营在无线充电标准上难分伯仲，芯片厂商、终端厂商大多采取多方押注的方式。以至于，2015年的三星新旗舰S6/S6Edge同时支持三大主流充电标准，以提高用户体验。随着芯片、充电组件在同时支持三大标准上不再存在障碍，三星S6的做法有可能会被大量终端厂商所效仿，由此绕开标准之争，真正进入体验规模体验优化阶段。

　　续航体验不会再恶化了！2015年是止跌回升的转折年，也是市场Big机会！

　　通过上述4项技术分析，我们有理由对2015年的智能手机续航表现有所期待。在接下来的2年里，高端手机市场中2K屏/4K屏的应用将是现有手机耗电的最大增量，除此之外，手机硬件(耗电方)不会像前几年继续大跃进，即手机对电池的消耗需求增长趋缓。从开源角度，而手机的续航技术有望取得突破，“高能量密度电池”  “智能节电技术”“快速充电技术”  “无线充电技术”将是现实版的“四剑合璧”。要说就此告别充电宝，肯定为时过早，但从供需走势看上智能手机的续航体验已到谷底了，我们有理由相信，2015-2016年将是手机续航体验的转折之年！

　　除了上述所讲在手机电池的革新外，柔性电池与固态薄膜锂电池的不断成熟，将为可穿戴终端的发展带来福音，或许Apple Watch的电池之痛也不需要等到第三代了！

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