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苹果iPhone14系列“优化电池充电”测试:充入速度受影响

2022 年 9 月苹果正式发布 iPhone 14 系列,充电头网也第一时间入手了所有 iPhone 14 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 iOS 13 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。

iPhone 14 系列搭载的 iOS 16 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。

iPhone 14 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%。

18W PD 快充

18W PD 快充选择了苹果 18W PD 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 9V2A PDO 的充电器,常见于 18W PD 充电器。)

18W PD 快充,前期 9V PDO 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 9 V 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,18W PD 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。

20W PD 快充

20W PD 快充选择了苹果 20W PD 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 9V2.22A PDO 的充电器,常见于 20W PD 充电器。)

20W PD 快充,前期 9V PDO 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 9 V 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。

20W PD 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。

35W PD 快充

35W PD 快充选择了苹果最新发布的 35W 双口 USB-C PD 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 9V3A PDO 的充电器,例如 27W、45W、65W、100W、140W 等。)

35W PD 快充,只出现了短暂的 9V PDO 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 9 V 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。

35W PD 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 9V3A PDO 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

iPhone 13 Pro Max 是苹果 2021 年 9 月发布的机器,支持 USB PD 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 iPhone 13 Pro Max 充电全程数据,可以看到温控曲线与 iPhone 14 Pro Max 有所区别。iPhone 14 Pro max 维持了一段时间的稳定恒流状态,而 iPhone 13 Pro Max 则是从开机后就马上降功率,可能是 iPhone 14 充电芯片与模块散热更好有关?

从检测控制频率来看,iPhone 14 Pro Max 检测控制非常频繁,还不到 1 分钟就调整一次电流。iPhone 13 Pro Max 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 iPhone 14 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 iPhone 14 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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