關於榮耀9的充電測試

榮耀9的快充測試

本文約12頁（A4紙）5200字，閱讀時間需要約20分鐘。

隨著舊的榮耀6已經不堪重負，電池衰減了約三分之一，應用裝在內存卡裡面導致的卡頓，後蓋已經裂開，觸屏也有點異常了、、、於是前不久也開始了新手機的物色，由於對手機的要求也就是日常應用，基本上不用手機玩遊戲，由於已經習慣了華為的系統，故不想再去熟悉其他廠商的系統了，所以其他的手機基本上都PASS，然後還將預算放在2K左右。RAM要在3G以上，存儲要64G以上。

這樣下來基本上就是華為的那幾款手機了，這裡面主要比較了榮耀9和榮耀7X，先說說榮耀7X吧，確實第一眼對全面屏有了好感，屏幕也夠大，顏值相當高，價格上可以考慮上128G的版本。但是在某些方面比如快充、紅外遙控估計就不如榮耀9了，經過再三的權衡，加上看到雙十一優惠，於是入手了榮耀9。關於選機購機過程在這裡就不多贅述了。接下來看我到手後發現的一個問題。

到手後開機裝軟體，貼鋼化膜後，晚上玩到快關機了 就開始充電，由於之前特意留意了，知道這個榮耀9是可以支持快充的，於是接了個USB測試儀看了下充電的狀態，然後就發現這個榮耀9的充電控制出現了一個很奇怪的問題，就是剛開始的充電確實是可以達到15W（由於測試儀的接入，測試儀應該是分壓計的而不是非接觸式霍爾，這個地方可能會導致限流，達不到9V2A18W的全功率，故15W認為是滿功率充電），而後一會就變成了9V1.15A10W左右在充電，與最大功率差了不少。作為一個理科生和一個新能源行業從業者的身份。當看到這種情況時，我的職業病就犯了，於是我打算利用手上的一些小設備對這個榮耀手機的充電進行一次測試。

特註：非專業測試設備+水貨專業人士，以下測試方法和測試數據僅供參考。輕噴。

首先，測試地點是深圳： 14時-17時之間，環境溫度大概在24攝氏度，室內感覺會稍微再低一點，22攝氏度。濕度在60%左右。

經測試這個充電器的正常情況下的開路電壓為5.19V，

華為原裝充電器USB開路電壓

電網電壓為AC238V,50HZ。

手機機型為榮耀9,4G+64G版本，型號：STF-AL00。內置鋰聚合物電池。3200mAh（典型容量）/3100mAh(額定容量)，標稱電壓應該是3.7V。按照3100 mAh X 3.7V = 11.47Wh。無防護殼，有鋼化膜。一個微信和一個某大師運行，WIFI連接，4G天線打開，但是數據沒有開。溫度數據來自某大師。

充電器為華為原裝快充，型號：HW-059200CHQ，最大9V2A18W充電器。

交代完了，現在開始測試，現在開始同時測試交流和USB直流端，由於職業原因，我對電池特性以及充電控制還是有所了解的，所以我懷疑充電過程中由於溫度過高導致限流，於是我做了一個對照：從5%到50之間是常規方法之間放置在桌上。50-100%之間我將手機放置於筆記本電腦散熱器上進行風冷。

對手機進行風冷的照片（照片拍攝自榮耀6）

利用筆記本散熱器的散熱示意圖

USB充電測試設備（為避免廣告嫌疑，只拍攝局部）

交流負載測試設備（為避免廣告嫌疑，只拍攝局部）

測試「總成」，再複雜一點就有空間站的既視感

數據說明（在圖表中將省略）：

SOC：即電池電量百分比 單位： %

功率單位：W 瓦

電壓單位：V 伏

電流單位：A 安培

溫度單位：℃ 攝氏度

以下是第一次實驗結果：

充電測試中所有數據

剔除特殊時間點後的規則時間點數據

基於規則時間點的充電曲線

關於以上數據，我統計了幾項特殊的數據：

5%--100%耗時：1h34min， 平均USB充電功率：9.64W。消費電錶顯示電能約0.017KWh，即17Wh，電池標稱容量為11.47Wh，這裡的測試設備不是精密儀器，而且電池的真正的容量也不得而知，只能估算，充電效率大概在0.67。看起來比較低，再仔細想一想，確實會出現這種情況，因為一般的手機的充電時分為兩個部分進行轉換的，

第一步：從市電AC220取電通過降壓整流變成DC5V或者DC9V等低壓直流；

第二步：充電器的USB口接到手機，手機內部的充電晶元進行再次降壓到電池低壓（2.7V—4.2V）對電池進行充電。同時充電控制晶元會根據電池狀態進行多層保護，關於充電保護的功能後面會有更詳細的講述。

因為有兩次電源轉換過程，我們假設這兩次電源轉換效率相同，當我們將0.67開方，便可以估算電源的轉換效率約為0.82。由於這種小型開關電源的架構和成本問題再加上測試設備以及計算方法引起的誤差。不過1度電可以充N次，所以大家就不必在意這些細節了。只是在悶熱的夏天又沒有空調的小夥伴就要注意了，浪費的電能都是通過發熱耗散到空氣中，而過熱是有可能會損壞充電器設備。

將5%-86%段分離開來看：

5%---86%段充電曲線

先看無風冷階段的前50%：

1、從5%-51%：耗時40min；平均1.15%/min；平均功率為11.435W，參考最開始的數據表可知：開始充電3分鐘後，電池溫度上升至35℃時就開始限流至10.5W，而後的限流十分平穩，溫度基本上都在35度左右。

2、再看有風冷的後半部分：

從51%-86%：耗時 30min；平均 1.17%/min；平均功率為11.8965W，溫度有所下降，基本在31℃左右，充電功率也隨之變大，沒有之前的穩定，它會根據溫度做相應的調節，當低到30℃時就會恢復到15W充電，當電池溫度上升時又會降流。如此動態調節。

由於單位取樣時間為10分鐘，故這裡會去掉了很多細節，所測試的數據很值得懷疑。後面將再做一次實驗。計劃以兩分鐘作為時間間隔。使數據更加詳細可靠，並且會體現出裡面的電池管理與充電控制策略等細節。將會有一種更加徹底的風冷措施來實現。

抽出時間再次做了幾次測試，這是做過多次嘗試測出來的，用了一個台式電風扇和一個腳架，保證手機的兩面都可以很好的和風扇氣流接觸。如下圖（不要在意凌亂背景細節）：

風冷實際測試拍攝

改進風冷測試示意圖

測試環境如下：

1、環境溫度比上次略低，晚上8~11點之間，20度，濕度和上次幾乎一樣62%（中國天氣網數據）。

2、手機和充電器參考上次測試。

測試數據如下：

曲線圖如下：

從上面數據可以得出這麼一些規律：

1、從開始充電到溫度到達35℃，充電功率會果斷直接降到10.5W（電流1.15A），幾乎降了一半。

2、超過36℃，充電功率會降到4.2W（電流0.46）左右，幾乎只有四分之一了。

3、當電池的溫度回落到32℃左右時，充電功率會恢復到15.5W（1.72A），隨後充電功率就會隨著溫度進行反饋調節，會盡量將電池溫度控制在35℃以下。

4、1小時14分鐘可以到90%，後面的充電過程就很慢，10%耗時32分鐘，不過這裡可以理解。

5、在電池電量到達60%以後，充電功率基本在11W左右，開始懷疑是不是充電器也熱了，亦或者是充電曲線裡面就是這樣設計的。後面的補充實驗會說明。

基於上兩次實驗，我決定再做一次實驗，全程風冷，說實話這次實驗就是為了測出一個非常理想的充電曲線。

關於充電環境就不多贅述了，基本和上兩次一致。

以下是實驗數據，數據周期5min：

理想的充電數據：

理想的充電曲線

從上面的數據得出的一些結論和規律：

1、從4%到100%總耗時1小時25分鐘。平均功率10.4W，平均SOC上升1.13%/min（一分鐘電池電量上升約1.13）。全程最高溫度32℃，最低溫度27℃。

2、在電池溫度一直低於35℃且電池電量低於60%的情況下，充電器可以一直滿血運行，35分鐘就可以從4%充到60%，平均功率約15.5W,平均SOC上升1.6%/min，這也是充電器最快的速度。

3、從60%到90%，已經出現限流情況了，這一段的限流策略不知道是根據SOC大於60%還是根據電池電壓去做的，這一段耗時25分鐘，平均功率10.8W，平均SOC上升1.2%/min。

4、在電池溫度低於35℃的情況下（應該是充電過程中不要有觸及35℃閾值的情況發生），一個小時內可以從4%充到90%。平均功率13.8W，平均SOC上升1.43%/min，這一段對於平時使用比較有參考意義。

5、從90%到100%耗時25分鐘，平均功率4.1W，平均SOC上升0.4%/min，這段只是給大家看看而已，也許只是強迫症才會每次都充到100%，科科。

綜上所述：榮耀9的充電有以下特性（猜的，信不信由你）：

1、在電池溫度一直低於35℃且電池電量低於60%的情況下，充電器可以一直滿血運行，平均功率約15.5W,平均SOC上升1.6%/min，這也是充電器最快的速度，差不多半個小時可以充到60%。這裡再深究一些，15.5W到手機上，假設手機上將9V轉換成電池電壓（鋰聚合物電池一般最高電壓4.2V）的效率為90%，那麼直接對電池的充電功率為13.95W，充電電流就是3.32A，而電池標稱是3100mah。故充電達到3320/3100 = 1.07C，對於這種手機上需要追求高能量密度的電池來說，還算過得去。

2、在電池溫度低於35℃的情況下且電池電量約高於60%低於90%時，會出現限流，平均功率10.8W，平均SOC上升1.2%/min。具體的限流策略與電池電壓有關還是與電量60%有關，個人可能會偏向於電池電壓，而60%只是一個巧合。關於限流的原因只是做一個猜測：電池電量已經上來了，由於鋰聚合物電池特性，電池的電壓也上來了，在充電電流比較大的情況下，由於電池的內阻等特性的體現，電壓很可能會虛高到接近4.2V，而鋰聚合物電池的電壓安全閾值就是4.2V，所以就會出現限流。這個限流策略應該和90%-100%那一段是類似。總之，這個地方的限流肯定與充電安全有關。

3、理想情況下可以在半個小時充電60%，一個小時90%，一個半小時100%。

4、當電池一旦出現高於35℃的情況下，手機中的溫度保護機制就會激活，手機就會進入自動限流的狀態。第一次就直接限流到10.5W左右。

5、出現第一次限流以後，當電池溫度回落到32度後，充電功率會在10W~15.5W之間動態調節，儘力將電池溫度控制在35℃以下。

6、當電池溫度高於36℃時會將功率直接限制在4.2W左右。

7、當電池溫度出現35℃的情況下，假如溫度可以控制在35℃以下，充電時間可以控制在1小時45分鐘左右。

8、假如電池溫度經常高於35℃，充電時間將會非常長，具體時間不可預測。

同時也留下幾個疑點：

1、假如手機後蓋是金屬而不是玻璃，散熱會不會好一點，電池溫度控制會不會好一點。但是由於沒有金屬後蓋的同型號手機再做一次測試，所以這個對照測試無法做。

2、這個發熱是電池的鍋，還是手機裡面的充電電路把電池烤熱了呢？假如裡面的充電控制電路效率高發熱少會不會好一點呢，個人還是偏向於電池的發熱，但是也不能排除其他的可能性，目前沒有打算打開後蓋進行充電測試，故在這裡留一個問號。

3、華為工程師是不是做了非常保守的充電溫控保護。

由於華為的充電技術和高通的Quick Charge技術、MTK的PEP技術的相似性，是不是很多使用了類似高壓快充技術（9V2A,12V2A,20V2A等）的手機都會出現類似問題呢。雖然現在電池可以實現1C以上的充電倍率，但是由於發熱這個問題的存在而變成「三分鐘熱情」，仔細想想「充電5分鐘，裝「X」2小時」，為什麼是五分鐘呢，也許是一種無奈而已。電池的技術瓶頸在這裡，大部分類似方案很可能都有類似的特性。從目前來看，由於電池技術的限制。當充電功率由5w向10w以上邁進時，快充技術還是很有意義的，因為這時候電池是可以接受的。當充電功率超過20W時，那些廠家所吹噓的快充技術給消費者帶來的優越感受並不會太明顯，而且充電功率越高越不明顯，因為電池已經很難承受。這時候的快充就是一個商家炒作熱點，而對於消費者而言就是個然並卵的好處，除非你可以保證5℃-10℃的使用環境來給手機電池散熱。

（注意：手機電池是高能量密度電池，和一般的動力電池有本質性的區別，假如你覺得什麼電池都可以20C充放電，那麼請親自實驗驗證，如出任何事故，本人概不負責。）

而OPPO手機的vooc快充技術則是另外一回事，這裡稍微說幾句，VOOC閃充的原理是其實就是通過改硬體使原有的USB線能夠通過更大的電流。而且將原來手機里的電壓轉換放到了充電器裡面，也就是說充電器在進入閃充狀態時只有一個電壓轉換過程，直接將AC220轉換成電池電壓並充入電池，這個過程都在充電器裡面完成，這種快充設計相對來說可以非常好的控制手機的發熱。但是也帶來了成本高和通用性稍差的問題。

對於大多數人來說，35℃就降流控制溫度的快充是不是成為一個雞肋了，個人在這裡不想做太多評論。就目前的電池技術瓶頸而言，該充電控制這麼做也許是工程師在充電速度和充電安全之間做的權衡取捨罷了。或者說對極限溫度環境下的使用做出了一種保守的方案，更偏向於保護消費者的安全而捨棄了一些充電速度。畢竟誰都不想手上握著一個炸彈，前面已經有「手機中的戰鬥機」Note7給大家展示了手機電池安全是多麼重要的問題，雖然Note7是因為設計失誤導致電池受到物理損壞所致，不是因為過充或者過流過溫所導致的問題，但是其後果幾乎是一樣的。

畢竟一千個讀者就有一千個哈姆雷特，快充的意義是什麼也許對於不同的人會有不同的看法。但個人覺得還是有點小失望，當時就是比較了7X和9的充電方式的，這一點是有考慮的。因為時不時有出差的機會，也不時需要在深圳和老家之間來回。舉兩個很簡單的例子：

1去到機場趕飛機，還有15分鐘登機，而你的手機快沒電了，隨身沒有充電寶，飛機上也不允許使用手機也不能充電（國內），下飛機之後還要趕路去酒店和或客戶聯繫，也許你還需要用到導航。

2在高鐵上或者高鐵站里，隨身沒有充電寶，你有機會充電但是只有很短的時間。到了目的地還要接著趕路。

這個時候你就需要一個很靠譜的快充來進行充電，否則接下來你就要抓瞎了。手機一旦沒電就意味著你可能不知道如何和客戶聯繫，假如這個地方你第一次去，恐怕你連目的地都沒法找到，在車站機場也沒得辦法與來接你的人接上頭。總之，失聯是很可怕的，國內國外都一樣。

看來超過20W的快充，對於普通消費者來說恐怕還是一個傷錢概念而不是實實在在的消費品，快充必須解決了電池和手機充電電路發熱問題才能真正實現快充，而且這個問題對於所有使用可充電電池的設備都是一個魔咒。雖然現在大家都在研究新的燃料電池石墨烯電池什麼的，個人表示：作為一個科技工作者我是非常願意去嘗試的，而作為一個消費者我是不會去做小白鼠的，實驗室階段到商業化量產時需要時間空間的。比如最新的iPhone X的屏幕問題。

革命永遠不會停止，同志需要前赴後繼！

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