华为如何提高快充技术的安全性？

lida96 · 发表于 2020-4-7 08:47:07

前不久，华为Mate Xs 5G国行价格公布，16999元。Mate Xs采用8英寸屏幕折叠屏，搭载麒麟990 5G芯片，后置4000万像素超感光摄像头+1600万像素超广角摄像头+800万像素长焦摄像头+华为ToF摄像头，电池容量为4500mAh，支持55W闪充。

而随着充电技术的进步，快充已经成为许多手机，尤其是旗舰手机的标配，可以大大提升手机充电效率，节省用户时间，就像华为终端官方微博说的那样，华为超级快充，用习惯了就再也回不去了。
但是在现有的快充技术中，如果简单提高充电电流，则会因充电电流过高，导致设备由于充电电压不足而反复重启。此外，过高的充电电流，还会导致设备主板发热，如果设备主板持续发热，进而会导致主板线路热涨断裂、主板毁坏，甚至有可能引起火灾安全事故。
因此，为了在保证设备安全的前提下实现快充，华为在14年7月16日就申请了一项名为“一种电子设备快速充电方法、装置和设备”的发明专利（申请号：201480036731.X），申请人为华为技术有限公司。
根据目前公开的专利资料，让我们一起来看看这项快速充电方法吧。

如上图所示为电子设备快速充电方法的示意图，电子设备一般都有USB接口，可以通过USB接口与USB主机设备实现通信连接。首先，当快速充电装置确定电子设备通过USB接口与USB主机设备通信握手成功时，快速充电装置根据预先设置的充电电流门限值测量得到电子设备的充电数据集，当然这个数据有一个限额。
为何要在充电前要获取这个数据呢？这是因为电子设备具有两种充电模式：快速充电模式和普通充电模式。当电子设备切换到快速充电模式时，会根据这个数据确定与电子设备对应的最大充电电流值，由于快充模式下门限值往往大于USB通信协议设定的充电电流门限值(500mA)，因此可以实现电子设备的快速充电。
而当电子设备处于普通充电模式时，则可以使用通用的充电方法，即将电子设备的充电电流门限值设置在USB通信协议规定的500mA，根据测量得到的限额数值控制电子设备充电。
其次，快速充电装置根据充电数据集，确定电子设备对应的最大充电电流值，根据第一步获得的电压值、电流值，可以计算得到USB主机设备的供电电压和USB连接线的阻抗值，电压和阻抗值用于计算供电电流消耗比率系数，从而确定在满足电子设备的最低工作电压时的最大充电电流值。
最后，根据最大充电电流值可以控制电子设备充电，快速充电装置通过处理，将电子设备的充电电流控制在最大电流门限值内，而这一步也需要相应的硬件来配合，例如使用电子设备的电源芯片PMIC，具体可以见下图所示的快速充电的设备电路示意图。

如上图所示为电子设备快速充电方法电路示意图，R_device等效于具有USB接口的电子设备，DC_PC_USB_Host等效于USB主机设备的USB Host供电，相当于一个电源；R_usb等效于USB连接线，将充电数据采集点设置在电子设备内部的PMIC上，即电子设备的电源输入点上。
首先，根据测量得到的第一充电电压值VA、第一充电电流值IA、第二充电电压值VB、第二充电电流值IB计算得到USB主机设备的供电电压值Vba和USB连接线的阻抗值R_usb。
然后，利用计算得到的USB主机设备的供电电压值、USB连接线的阻抗值以及充电电流门限值计算得到充电电流消耗比率系数。最后，根据计算得到的充电电流消耗比率系数，确定在满足电子设备的最低工作电压时电子设备对应的最大充电电流值。
因此，总的来看，需要有三大模块来完成整个快速充电的过程，即：测量单元、充电电流值确定单元以及充电单元，这三者的关系如下图所示。

如图所示，测量单元401，用于当确定电子设备通过USB接口与USB主机设备通信握手成功时，根据预先设置的充电电流门限值测量得到电子设备在充电电流门限值下相应的充电数据集。
充电电流值确定单元402，用于根据充电数据集确定与电子设备对应的最大充电电流值充电单元403，用于将确定的最大充电电流值设置为电子设备的第三充电电流门限值，根据第三充电电流门限值控制电子设备充电。最后再由充电单元来根据上述确定的参数来对于设备充电。
以上就是华为的电子设备快速充电方法及设备专利，可以看到与以往单一的充电单元不同的是，该专利中，除了充电单元外，还整合了单流检测、计算模块，从而避免了电流过高带来的种种问题。随着快充技术的普及，华为也深耕于智能手机所涉及的所有领域，并不断取得种种突破！