开年小米第一件大事 , 就是给技术团队发奖 , 其中一个百万美金技术大奖颁发给了小米秒充团队 。 凭借在硬件架构、充电算法和安全策略三大核心领域所做出的创新 , 小米秒充团队实现了 120W 有线快充 , 50W 无线快充和 10W 反向快充 。
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随着智能手机技术的发展 , CPU 和 GPU 需要处理的数据增大 , 以及大尺寸屏幕的普及 , 人们日均使用手机的时长不断增加 , 手机电池续航的压力也越来越大 。 但新电池材料和技术却发展较缓 , 增加充电电压和电流成为了主流 。 于是 , 大功率、氮化镓、快充、无线充、碎片充 , 等等 , 成为市场的新热点 。
苹果的 5V1A 早已成为过去 , iPhone 12 系列的减配带来配件市场新的增长 , 小米等激进的安卓手机厂商 , 以及众多配件厂商 , 正在迎来充电市场的又一个春天 。
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上个月的一个周六的早晨 , 在泰华梧桐岛的 BLLB 图书咖啡 , 深圳湾召开了第 13 场「梧桐 CEO 早茶会」 。 这一次我们的话题聚焦在充电 。
现场 , 紫米副总裁姚茂楠为我们系统梳理了移动充电的行业发展、产品进化和技术更迭的历程 , 蓝科尔等来自深圳充电产业链的多位嘉宾也分享了他们的行业经验 , 并对快充行业未来的发展趋势发表了各自的观点 。
本文用较长的篇幅 , 为大家总结了与会嘉宾的发言精华 , 带大家一起探索 , 充电配件市场的契机 。
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从移动充电如何成为刚需聊起 在展开充电这个话题之前 , 我们不妨先回顾一下手机电池的发展 。
移动网络从 1G 发展到 5G , 手机电池从最初第一代手机的 800mAh , 发展到如今普遍的 5000mAh 左右 , 然而待机时间却不能如你所愿——这么多年来一直维持在一到两天 。
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△ 手机电池和待机时间变化 | 图源:紫米演讲 PPT
尽管网络制式的优化和半导体工艺的改进 , 手机功耗在降低 , 但与此同时 , 伴随着智能机的出现 , 人们使用手机的频次不断提升 , 高刷屏等高能耗的应用普及 , 又为手机的待机时间提出新的挑战 。
续航不行 , 快充就成为了刚需 。 手机充电行业这些年又发生了什么变化呢?
手机的接口标准逐渐统一为 USB 标准接口后 , 由于接口标准对电压和电流的限制 , 业界采用了如下两种方案来提高充电速度:
方案一:增大充电电流 , 使充电电压无限接近于电池电压 , 降低充电损耗 , 从而提高充电速度 。 这一方案的问题是 , 需要定制的连接器和定制的线缆 , 是非标的 。
方案二:以高通为代表 , 通过提高充电电压 , 来提高充电速度 , 手机连接线和线缆是标准的 。 但这一方案的问题是 , 电压转换为电池效率总是有一定的损失 , 同时 , 效率提升也带来了电池发热的新问题 。
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△ 高通QC技术历代更迭 | 图源:蓝科尔演讲 PPT
但这两种方案发展到一定阶段都出现了瓶颈 。 这时候手机行业迎来了两项新技术:一个是 Type-C 标准接口 , 它可以承载的电流远远超过上一代 Micro USB 接口;另一个则是电荷泵充电技术 , 解决了高压到低压转换的效率问题 。
这两项技术促成了快充技术的到来 , 快充也成为当前旗舰手机的标配技术 。 华为 Mate40 Pro 支持 66W 快充 , 小米 10 至尊版则支持 120W 快充 。
另一个重要的趋势则体现在笔记本充电器的变化 , 从最初的充电接口不统一到 Type-C 几乎一统天下 。 与此同时 , 笔记本的充电功率虽然变化不大 , 仍保持在 40W~65W 的范围 , 但与手机功率越来越接近 。
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△ 充电功率和接口变化 | 图源:紫米演讲 PPT
移动电源:大容量、可扩展、双充、快充 小米生态链企业紫米成立八年 , 于去年 5 月被小米集团收购部分股份 。 从 2013 年发布第一款移动电源 , 至 2018 年底 , 移动电源累计销量已突破 1 亿支 。
紫米的电源产品线一共有四块:移动电源、无线充电器、电源适配器、车载充电器 。
2015 年 , 顺应移动充电的变化趋势 , 紫米就已经开始计划了一款「跨界」的移动电源产品 , ZMI 10 号移动电源 , 它既支持笔记本充电 , 又支持手机快充 。
在产品设计上 , 采用了三口(一个 C 口两个 A 口)的对称式设计 , 全部输出口均支持手机快充 , 输出和输入功率都能达到 45W , 这样就能同时支持笔记本和手机充电 , 充满仅需 2.8 小时 。
还有一处产品设计的细节 , 2015 年的笔记本电脑大多只有一个 C 口 , 笔记本充电过程中 , 接口被占用 。 紫米就在移动电源上增加了 USB Hub 拓展功能 , 通过 C 口拓展出两个 A 口 , 让笔记本在充电的同时 , 还可以外接其他设备 。
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△ 紫米 ZMI 10 号移动电源
产品定义完成后 , 紫米发现 , 当时的移动电源方案并不支持 45W 大功率 , 也不支持这么多复杂的协议 。
紫米首先找到笔记本的芯片供应商 , 他们也为苹果 MacBook 提供充电芯片 。 接下来 , 通过搭建自己的平台、打造了自己的协议栈 , 又解决协议问题 。 此外 , 紫米还首度引进输出阻抗跟踪技术 。
有了这些技术积累 , 2016 年 , ZMI 10 号移动电源上市 , 一度成为爆品 。 紫米也趁热追击 , 随后又衍生设计了另外两个升级款的产品:
一款是 10000mAh 的 ZMI 多功能电源 , 产品定位为笔记本数据扩展 , 产品设计则在 10 号移动电源的基础上增加了数据扩展——自带 HDMI 扩展端口 , 并支持 USB HUB 扩展坞 。 体积虽小 , 但仍然能输出 50W 功率 。
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△ 紫米 ZMI 多功能移动电源
另一款则是 25000mAh 超大容量的 ZMI 20 号移动电源 , 在 10 号移动电源的基础上增加了功率输出 , 支持 200W 大功率 。
产品侧面配备了一块 LED 屏幕 , 可以实时显示自身电量 , 顶部配备了拥有两个 Type-C 接口和一个 USB A 接口 。
作为唯一一款支持小米 10 Pro 至尊纪念版 120W 快充的移动电源 , 25 分钟即可为小米 10 至尊纪念版充至满电 。
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△ 紫米 ZMI 20 号移动电源
车充:体积小、功率大、双口、快充 车充是另一个刚需市场 。 为适应 100W 大功率、快充、小体积、可为多设备充电等市场潮流 , 紫米需要解决一系列的技术问题 。
首先是大功率下的转换效率问题 , 通过更好的芯片 , 使效率接近 97% 。 其次是大功率下的保险丝精度问题 , 精度达到了 5% 。 这样一来 , 开车路上 25 分钟就可以充满手机 。
紫米于去年 8 月发布了小米车载充电器 100W 快充版 , 可同时为两款设备充电 。 除了手机、笔记本电脑 , 还可以为手电筒、移动电源等户外常用的电子设备充电 。
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△ 小米 68W 车载充电器快充版
它具备 1A1C 双接口 , 其中 USB-C 接口单口输出可达 100W MAX 快充 , 25分钟即可充满小米 10 至尊纪念版 。 双口同时输出时 , 最高可达 68W 。
还有四色环形炫彩灯效 , 方便夜晚使用 , 不同功率显示不同颜色 , 充电状态、接口位置一目了然 。
TWS 耳机充电:也要无线 , 也要快充 紫米在去年 10 月发布了首款 TWS 耳机 ZMI PurPods Pro , 充电和续航能力都非常强悍 , 不仅支持无线充电 , 还支持快充、闪充 。
耳机和充电盒均采用了大容量电池 , 分别为 48mAh 和 490mAh 。 充电 5 分钟, 即可听歌 2 小时 , 充电 15 分钟 , 充满 50% 。
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延伸阅读:紫米首场发布会首款 TWS 主动降噪耳机 , 硬核级参数 , 只要 399 元氮化镓充电器:体积减半、功率翻倍 紫米在 2019 年年初就推出了体积小巧、性能强大的 氮化镓(GaN)充电器 , 具备 Type-C 接口 , 充电功率达 65W , 充满配备 4500 mAh 电池的小米 10 Pro 仅需 45 分钟 。
同时 , 使用了 GaNFast 技术的小米 65W GaN 充电器 , 体积只有 56.3 x 30.8 x 30.8mm(53 cc) , 是标准适配器尺寸的一半 。

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其核心器件采用的是纳微半导体的 NV6115 和 NV6117 GaNFast 充电芯片 , 它们针对高频、软开关拓扑进行了优化 , 通过 FET、驱动器和逻辑的单片集成 , 创建了非常小并且非常快的易于使用的高性能电源转化模块 。
两款芯片均采用了氮化镓(GaN)这一新型半导体材料 , 其运行速度比以前的硅(Si)电源芯片快 100 倍 。 目前市面上已有包括纳微(Navitas)半导体在内的多家厂商布局 。

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延伸阅读:小米 10 Pro GaN 快充背后的技术:纳微半导体 65W 氮化镓(GaN)方案氮化镓的使用 , 使充电器的体积减半、功率翻倍 , 这是如何做到的呢?充电开关会带来能量损耗 , 而氮化镓可以减少开关的能量损耗 , 这样就可以通过提高开关电源的开关频率 , 减小变压器和输出电流 。
同时 , 针对因变压器涡流增加而导致的热损和辐射增加的问题 , 紫米还做了优化 , 采用了优化设计的平面变压器 , 抑制了高频无线干扰 , 使开关频率达到了 380k 接近 400k 的样子 。

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相比市面上开关频率只有 100k 的充电器 , 紫米氮化镓充电器能把体积做小 , 其关键就在于解决了因开关频率增加而带来的负面问题 。
碎片化充电和无线充电 极速充电在各家旗舰手机中越来越普及 , 这就带来了用户充电方式的改变 。 充满基本上只用半小时 , 利用碎片时间充电成为新的趋势 。 无线充电非常适合这种碎片化的充电方式 , 它需要突破的瓶颈就是充电速率 。
随苹果 iPhone 12 系列发布的 MagSafe 无线充电板 , 将无线快充的功率从 7.5W 增加到 15W , 这就为我们带来了新的无线快充的技术方向 。

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为实现功率提升 , 苹果的做法是将开关频率增加到 300k 以上 。 但是与氮化镓技术类似 , 提高开关频率的同时 , 变压器涡流增加 , 会导致辐射增加 。
与其他无线充电板做法不同的是 , MagSafe 具备的内圈磁铁包裹着充电线圈 , 加上金属屏蔽罩的作用 , 可以有效的减少辐射的干扰 。

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△ 苹果 MagSafe 无线充电板拆解 | 图源:IFIXIT
华为、小米等其他手机厂商的做法 , 则是通过增加电压、减小电流、采用风扇主动散热等方式 , 解决无线充电板因功率提高而带来的热损问题 。
【契机|手机取消标配充电器,为配件市场带来了哪些契机?| 活动回顾】

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△ 小米立式无线充电板
但无线充电的缺点就是不便携 , 所有无线充电板都需要有线供电 。
根本的解决方案在于无线充电基础设施的完善 , 比如在机场、咖啡厅等公共场合 , 随处都可以无线充电 , 这时你就会发现 , 无线充电真是妙不可言 。

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△ 支持无线充电的宜家家具
在实现这一愿景之前 , 紫米推出了 10000mAh 无线充移动电源 , 让人们同时享受到移动和无线充电的便利性 。

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△ 紫米 ZMI 无线充移动电源
但这只能说是无线充电时代到来之前的一个过渡产品 。
手机减配:对配件行业的利好影响 从 iPhone 12 开始 , 苹果减配 , 各家手机品牌大概率都会跟进 , 用户有了自己的选择权 , 这就为各家充电品牌通过氮化钾或其它高品质充电配件 , 一次塑造自己的品牌和产品的多样性的机会 。
减配对于配件行业带来的利好 , 体现在天猫的销售数据上 , 我们可以看到 , 充电器的销售额在过去两个月翻了不止一倍 。

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△ iPhone 12 取消标配充电器 , 为天猫配件市场带来的影响
配件市场目前有两类品牌 , 一类是手机品牌 , 提供原装单独销售的配件 , 他们能与手机最新技术做适配 , 售价也会比较高 。 另一类是独立的第三方配件品牌 , 如 Anker、罗马仕、绿联、品胜 , 他们的配件种类非常齐全 , 价格也比较亲民 。
以上两类品牌之间 , 因为市场定位比较清晰 , 因此不存在直接的竞争 。 唯有小米比较特殊 , 会横跨两大市场 , 因为其性价比 , 与第三方配件品牌会有直接的竞争 。
以小米 20W 充电器为例 , 这个产品完全是为苹果 iPhone 12 的用户准备的 。 产品定价 39 元 , 其他配件厂商则比对着这个价格 , 略低一点 , 在价格上完全体现出直接的竞争关系 。

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△ 20W 充电器横比 | 图源:紫米演讲 PPT
小米 20W 充电器以更高的品质、更强的性能、更小的体积、更亲民的价格 , 赢得了市场 。
众说纷纭: 现场 , 紫米姚茂楠还回答了与会者的很多问题 。
对于「充电宝有没有可能消失」的问题 , 姚茂楠的回答是肯定的 。 随着电池技术的发展 , 充电宝迟早会消失 , 但是不是最近 , 因为手机待机仍让人焦虑 。 共享充点是一个快速增长的市场 , 但目前已经相对平稳 。
对于「紫米和 Anker 的竞争」问题 , 姚茂楠认为 , 因为全球区域市场的不同 , 目前紫米和 Anker 在国内还没有那么激烈 , 但两家相互之间 , 无疑是「最强大的竞争对手」 。
在全球市场 , 紫米随小米进入了印度和欧洲市场 , 虽然与 Anker 竞争激烈 , 但紫米主要走的是手机渠道 。 目前紫米也在规划美国市场 。

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在泰华梧桐岛 BLLB 办公社区创业的一个团队「予乐信息」正在充电行业淘金 。 出于对亚马逊细分市场的敏感度 , 以及多年跨境电商的经验 , 他们于近年开始设计车充产品 , 在美国和欧洲市场卖的很好 。
蓝科尔等来自深圳充电产业链的多位嘉宾也分享了他们的行业经验 , 并对快充行业未来的发展趋势发表了各自的观点 。

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△ 从左至右:中惠创智 王奕夫、蓝科尔 柯玮、聚泉鑫 曾繁梯、沃鹏科技 颜欣敏、予乐信息 张乐、超聚电池 范常清、旺富达 刘艳
最近两年 , 快充变成手机为数不多的亮点之一 , 充电头从过去的配角变成了主角 。 市面上主流的是 PD 和高通 QC 快充协议 , 各家手机厂商也推出了自己私有充电协议 , 创造自己的配件生态圈 。
氮化钾目前还是属于刚起步的阶段 , 各家厂商开发自己的氮化镓充电器 , 氮化镓的应用包括以后的新能源汽车、智能制造、机器人 , 还有服务器基站都会用到氮化钾技术 。

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蓝科尔是一家 15 年的老厂 , 业务覆盖手机、快充、车充、安防和 LED 等领域 。 同时也联合设计公司 , 为品牌商做设计服务 。
无线供电技术方案商中惠创智具备从毫瓦级到千瓦级的算法技术 , 在活动中分享了无线供电技术的四代沿革:

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△ 无线供电技术沿革 | 图源:中惠创智演讲 PPT
小功率极近距离磁感应技术;中大功率有一定距离的磁共振技术 , 应用于机器人、人体工程学的桌椅、新能源汽车;二维无线充电技术 , 应用于无线充电鼠标、电动牙刷、洁面仪、无线充电收纳盒等小功率电器;三维空间无线供电技术 。 我们的技术方案从毫瓦级到千瓦级技术的算法 , 还在不断的进行优化 。

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△ 无线充电技术在 IoT 领域的应用 | 图源:中惠创智演讲 PPT
超聚是一家主做电池的厂商 , 就 TWS 耳机快充分享了一些观点 。
超聚认为 , TWS 耳机快充必须有以下几个方面的考量:安全、电池容量以及相应的续航时间、更小的体积 。 更大续航需要更大容量的电池 , 更好的音质需要更大的喇叭单元 , 进一步占用了电池空间 , 攻克这个问题对于 TWS 耳机而言迫在眉睫 。

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△ 图源:超聚演讲 PPT
沃鹏科技石墨烯散热等专利技术 , 近日推出了一款磁吸无线充电宝 , 可实现双向 18W 有线充、双向 10W 磁吸无线充 , 是 MagSafe 推出后的一个创新产品 。
微信号:shenzhenware
主笔:周森 / 深圳湾
编辑:陈述 / 深圳湾
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