苹果iPhone14系列「优化电池充电」测试,充电80%后会暂停

2022-10-06 01:42:01

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2022年9月苹果正式发布iPhone14系列,充电头网也第一时间入手了所有iPhone14机型,并在手机到手后火速完成了充电全程测试、兼容性测试、Lightning数据线拆解、20W充电器拆解等项目。

2019年6月,苹果在iOS13的推送中新增了一项名为「优化电池充电」的功能,开启该功能后,系统会学习用户使用手机的时段,在充电时并不会直接充至100%,而是充至80%后静止,过一段时间后再充入余下的20%电量。

iPhone14系列搭载的iOS16同样具备该功能,下面小编再来测试一下「优化电池充电」对充入速度与实际体验有什么影响。

iPhone14系列「优化电池充电」实际影响

5W慢充

5W慢充选择了苹果原厂5W充电器进行测试,用来解读iPhone慢充下策略算法。

5W慢充的充电策略为锂电池充电算法最常见也最传统的CCCV(恒流转恒压),在充电进入2小时30分左右时,蓝色电流值仅出现了5次小幅度的向下的波动。

从曲线来看,「优化电池充电」并不会干预5W慢充的充电过程,全程没出现暂停充电的现象,从0%一直充至100%。

18WPD快充

18WPD快充选择了苹果18WPD充电器进行测试,这是苹果前期用来适配iPhone的充电器,目前已经淘汰更换成20W。相对于5W慢充,18W充电器会握手9V2A电压档。(该测试结论也适用于其它同样具备9V2APDO的充电器,常见于18WPD充电器。)

18WPD快充,前期9VPDO长时间平稳恒流充电,仅有3个电流向下的波动。

1小时左右,PDO从9V跳回5V,同时电流接近0,进入暂停充电状态(图中蓝色区域)。

停充一段时间后电流恢复,进入充电末期转为恒压算法,直至充电结束。

可以看到,18WPD快充时,「优化电池充电」功能生效了,在充入约80%电量后,静止了6分钟,然后再继续充入余下的20%电量。

20WPD快充

20WPD快充选择了苹果20WPD充电器进行测试,目前苹果官方给出的iPhone快充推荐就是该20W充电器。相对于18W充电器,20W充电器会握手9V2.22A电压档,仅仅是电流与功率的少许提升。(该测试结论也适用于其它同样具备9V2.22APDO的充电器,常见于20WPD充电器。)

20WPD快充,前期9VPDO恒流充电,30分钟左右电流开始出现锯齿状波动,波动范围在1.6A-2.2A之间,对应功率波动范围14W-19W,推测是温控生效在干预(红色区域)。

1小时左右,PDO从9V跳回5V,同时电流接近0,进入暂停充电状态(图中蓝色区域)。

停充一段时间后电流恢复,进入充电末期转为恒压算法,直至充电结束。

20WPD快充时,「优化电池充电」功能生效了,在充入约80%电量后,静止了8分钟,然后再继续充入余下的20%电量。

35WPD快充

35WPD快充选择了苹果最新发布的35W双口USB-CPD充电器进行测试,单口就具备最高35W输出性能。相对于20W充电器,35W充电器具备满规格的9V3A电压档,iPhone使用该充电器会直接获得最大充电功率,可以喂到饱。(该测试结论也适用于其它同样具备9V3APDO的充电器,例如27W、45W、65W、100W、140W等。)

35WPD快充,只出现了短暂的9VPDO恒流充电,电流锯齿状波动维持了很长一段时间,波动范围在1.5A-2.9A之间,对应功率波动范围14W-26W,温控生效干预(红色区域)。

58分钟左右,PDO从9V跳回5V,同时电流接近0,进入暂停充电状态(图中蓝色区域)。

停充一段时间后电流恢复,进入充电末期转为恒压算法,直至充电结束。

35WPD快充时,「优化电池充电」功能生效了,在充入约80%电量后,静止了9分钟,然后再继续充入余下的20%电量。

将数据制作成充电全程速度图,可以看到,除5W慢充是一条直线外,18W、20W、35W等PD快充在1小时左右约充入80%电量时,都会出现短暂的停止充电状态,静止时间6-9分钟不等。

虽然前期电流受到iOS温控模块控制出现齿状的电流波动,但在充电速度图上并未看出有影响,30分钟充电速度来看,18W充入42%、20W充入45%、35W充入49、140W充入51%。用户要享受到最快的充电速度,仍然需要带有9V3APDO的充电器(27W以上的充电器基本都会有这个PDO电压档)。

对照组

iPhone13ProMax是苹果2021年9月发布的机器,支持USBPD快速充电,目前iOS系统版本为15.5。测试前,小编在iOS系统设置里关闭「优化电池充电」再进行测试。

抓取iPhone13ProMax充电全程数据,可以看到温控曲线与iPhone14ProMax有所区别。iPhone14Promax维持了一段时间的稳定恒流状态,而iPhone13ProMax则是从开机后就马上降功率,可能是iPhone14充电芯片与模块散热更好有关?

从检测控制频率来看,iPhone14ProMax检测控制非常频繁,还不到1分钟就调整一次电流。iPhone13ProMax则差不多是2-3分钟一个锯齿坡度。

另外,充电过程中并未出现「优化电池充电」所干预出现的静止停充现象,9V转5V一瞬间持续保持充电状态。

使用其它不同功率的充电器测试,在充入约80%电量的时候,全部都没出现静止停充现象。

为什么要停一下?

电池从结构件来划分主要由三个部件组成:阳极、阴极、与隔膜,通过卷绕堆叠等方式装配,填充电解液后封入钢壳或者软性包装内,就变成人们常见的电池,钢壳电池一般用于电动汽车上,数码产品一般使用软性包装。

在充电过程中,外部电压通过极耳施加到电池内部,正极锂离子释放电子,在电场作用下穿过隔膜在电解液中迁移至负极,嵌入到负极石墨活性物质内部,电子被接收,完成充电储能过程。外部设备带载放电时,锂离子释放电子并从负极脱嵌,穿过隔膜向正极迁移,嵌入到正极,电子被正极活性物质接收,完成电能释放。

「优化电池充电」在充入至80%电量时,暂停充电数分钟,目的是让锂离子更好地嵌入负极活性物质中,避免锂离子在负极表面、隔膜表面积聚,进而形成死锂失去穿越能力,导致容量下降。

听不懂的话,小编用举例的方式来解说。左右两块海绵(代表正极、负极),中间放置一块纱布(代表电解质膜),在其中一块海绵里倒入50克沙子(代表锂离子),沙子穿过纱布到达另一块海绵,就是充电或者放电的过程。

沙子在多次来回穿越的过程中,在海绵表面积聚,聚合变大成为一块2克重量的鹅卵石,鹅卵石无法穿过中间的纱布,被永久性地固定下来,无法继续参与穿越运动,那么剩下的沙子就只有48克了,这就是电池可用容量的减少。「优化电池充电」静止的时间,就是减轻并延缓小沙子积聚变鹅卵石的发生,降低衰减速度。

充电头网总结

在这次iPhone14系列的测试中,充电头网发现「优化电池充电」的确会干预PD充电的饱和度,在使用PD充电器时,充电会持续到电量约80%饱和度,然后静止数分钟后,再充入余下20%电量。

同时,抓取了iPhone14系列的全程充电数据后发现,充电前期恒流部分受温控干扰变得更加频繁,或者说更加“精准受控”,好处是电池寿命将会更长。

「优化电池充电」会影响充电后期的速度,好在整体充满时间仅仅延长5-10分钟,耗时的增加可忽略不计,打开该功能还是好处大于坏处的,前期0%-80%并不受影响。

另外,也不必惧怕“快充”,正常服役使用3-5年后即使电池衰减,手机也差不多换机了,或者换个新电池继续满血复活。担忧快充而忍受几年时间5V1A慢充,并不可取。

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