試想一下,你買了一部新手機,這手機高端大氣、無所不能,它有著無比漂亮的造型和多到令人發指的先進功能,以至于你迫不及待地向朋友顯擺,恨不能把自己當成“布道者”一般俯視眾生,將各種屌炸天的功能一個接一個地傳授給眾“信徒”。正當你在臺上眉飛色舞、臺下眾人垂涎欲滴之時……突然!你的手機就沒電了!

“哎我……m*th*rfv*ker%……￥#￥……@!!”

沒辦法。這年頭,智能手機的功能和設計進步飛快,但作為移動電話根基屬性之一的電力卻沒有受到足夠關注。很多手機廠商,雖然在創新上投入了不少資源,但在產品通信、續航性能等基礎項目上發力卻不夠,畢竟這些特性對于用戶來說是相對“隱形”的,遠不如那些新、奇、特來得顯眼。為了更多地抓住消費者眼球,制造商選擇在流行賣點上下大工夫無可厚非,但對于關注度偏低但實際上萬分重要的基礎性能削減投入卻是不可取的,然而實際上這不是個別現象,很多品牌在通信、續航、充電等方面只是做到及格而已。

不客氣地說,對于一部移動通信設備,唯有電力性能與通信性能才是絕對之根本。如果通信不行,你連電話都打不痛快;而如果電力不行,你甚至都打不了電話,更何談那些天花亂墜的功能?

就電力這個方面,華為的產品在業內一直享有不俗口碑。近期問世的Mate 20系列手機更是有進一步提升。Mate系列對于華為來說意義特殊,它們不單是手機,更是檢驗自身尖端科研成果的前沿陣地。具體到此次的Mate 20系列,其它不多說,電力絕對是它的顯著賣點:無論是4200mAh/5000mAh的超大容量電池、40W高功率有線快充、15W高功率無線快充還是反復熱議的反向無線充電黑科技,都堪稱典范。

手機顯然不是唯一大規模使用內置充電電池的品類,移動設備的電力技術獲得了非常廣泛的發展,所以總的來說這是一個很成熟的領域,成熟到幾乎不可能實現大幅度突破。在當今智能手機的設計規則限制下,要進一步提升其電力性能,投入必然非常之大。華為Mate 20系列手機,特別是在Mate 20 Pro上,我們看到了續航及充電能力取得了比較顯著的進展。到底實現了哪些重大提升?這些提升在消費者實際應用中具體帶來了怎樣的好處?我們現在就嘗試做一下分析。

空間魔術:寸土寸金的手機里如何做大電池

在Mate 20 Pro上,華為首次采用了4200mAh容量的高密度電池。雖然相比上一代產品和P20 Pro,容量只增加了200mAh,增長比率僅為5%,但考慮到這一代產品因其它新特性而增設的組件數量較多,實際上內部空間非常有限,要做到完美的設計方案是非常困難的。

據測量結果顯示,華為Mate 20 Pro的4200mAh電池在所有內部組件中所占面積約為48%,近乎一半。目前國外知名維修機構iFixit已經全面展示了Mate 20 Pro的拆解過程,公開了這款萬眾矚目產品的內部設計細節。

打開后蓋板,內部乍看上去是非常標準的三段式結構,若深入拆下去,就發現不少妙處。

Mate系列產品從誕生之初就一直堅持沿用對稱的設計,三顆攝像頭中置,對內部空間的利用提出了極大挑戰。再加上結構光和屏下指紋等組件的加入,更是讓緊湊的內部空間雪上加霜。

同時,為了確保達到應用層的開發目標,上段的三攝模組、結構光組件等不能簡化,下段要保證將揚聲器出音孔集成到USB端口還得增加導出通道,就算榨干所有空間也不可能用常規路數來實現。能做文章的地方,只剩下主板。

在寸土寸金的手機內部采用雙PCB設計,充分利用截面空間,而將俯視平面的面積讓出一部分(約達15%)以供大容量電池順利安置,無疑是個巧妙的方案。舉一個不是那么嚴謹的例子,就好比房屋建筑:消費者想住大房子,但地產商的地皮有限,怎么整?造loft!讓一層變兩層;讓消費者花平層的錢住躍層的房!

而在Mate 20 pro上,把一塊PCB拆成兩塊,疊起來放,讓單層主板變成“躍層”主板,省出來的地方歸電池!

智慧調度:開源節流,雙管齊下

要想讓手機持續運行更長時間,增大電池容量只是措施之一,同樣重要的還有減少手機運行中的耗電量。

作為最早公開宣布的7nm制程SoC,麒麟980相比上一代芯片有巨大進步。新的制程工藝必然性地推升了運行效率,在執行相同的任務時,麒麟980的速率更高,能耗更低。

除了硬提升之外,華為Mate 20系列還具有很強的資源調度機制。麒麟980總計包含8顆CPU核心,其中有2顆為超大核心,2顆為大核心,其余4顆為小核心,在不同重量級的應用中,被投入的運算資源存在差異。經過深度學習的本地AI將任務分為強負載、中等負載、輕負載等三個等級,并靈活地為不同任務分配相應的運算資源,達到降低功耗的目的。

除了智能調度CPU資源,華為Mate 20系列的本地AI亦能對GPU、運行內存等其它資源進行合理分配,確保全面地降低耗電量。而在應用一端,AI對于用戶安裝的APP有著全面掌控,應用率極低的APP會被它限制后臺活動。

充電科技

我國教育界擅長編寫用于“培養純理論型人才”的魔性理工科教材,其中“水池子一邊放水一邊被注水,算多長時間能被注滿”實屬最經典抽瘋習題之一。然而,在智能手機電力模塊設計領域,這個邏輯還真就有用:我若一邊使用一邊充電,充得不如用得快,還玩個毛線?

所以,怎樣能讓手機充起電來像百米沖刺,是個需要深入研究、實踐的課題,即使其基本原理看似不很復雜。

打個比方,你想讓一個大肚子伙計迅速喝一個水飽,要怎么弄?簡單。給他一個流速大的寬口大水桶,讓他一次喝個痛快。電池充電,意思和這個差不太多。要想讓大容量的鋰電池能被迅速充滿,該怎么搞?那就丟一個大電流給它。

基礎的電學公式非常簡單,想必大家都看得懂,就算忘記了也沒關系,它們在初中二年級物理課本里——當然,上網查更快一點。Mate 20 Pro同捆了功率為40W的快充適配器,用它就可以用一個小時左右的時間充滿一臺該型號手機。40W的功率是由10V的充電電壓和4A的充電電流計算得出,因為P(功率)=U(電壓)×I(電流)。電荷通過充電線纜流入手機后,降壓電荷泵將電壓值從10V降至5V,在公式上與其成反比的電流數值也即變為8A,滿足了大胖子喝水要用大流速水桶的需求。

華為官方宣傳的數字和上手的實際體驗相比無出入。華為Mate 20手機搭載22.5W的超級快充,充電速度是iPhone標準充電器的5倍。華為Mate 20 Pro更是將充電功率進一步提升到了40W,30分鐘內將4200mAh電池由1%充到70%,充滿僅約一小時,效率驚人。

但光是圖快肯定是不夠的。Mate系列是華為傾注最多的手機產品,除了續航長、充電快以外,還必須具備更長的循環壽命和高標準的安全保障。

在充電過程中,華為Mate 20 Pro的安全機制是全方位的。硬件層面,當手機連接充電器時,系統會首先檢測適配器和線材的狀態,隨后在測量電壓準確度的同時排查端口位置是否有異物干擾以確保沒有物理故障。軟件層面,充電、放電循環的過程中,本地AI會持續監聽電池狀態,并開啟機器學習進行統計,確保電池健康。若上述安防機制中有某個環節不達標,超級快充就不會被開啟;若在超級快充運行過程中出現電壓超過預設標準的情況,自動保護機制將在極短時間內(官方稱不超過10微秒)做出保護性動作,更改充電模式,待參數恢復后再轉回超級快充。在超級快充處于進行態時,整機所配備的16枚溫度傳感器將負責監控機身各部位溫度,以避免過載。如有溫度超限的情況發生,系統會迅速(官方稱不超過1/3秒)啟動保護機制。

值得一提的,是這次同捆的USB數據線與以往相同,老用戶使用之前的線材配合新的適配器,在Mate 20 Pro上也能達到新的快充等級。此外,華為還推出了40W功率規格的車載快充適配器,以供Mate 20 Pro用戶在駕駛時使用。

有了這種充電性能,你的充電習慣將有可能隨之改變:“徹夜睡覺充”有可能變成“出門前洗漱穿戴充”;充電寶有可能使用率驟降或者干脆被遺忘;駕車用戶則可以用車載40W充電器在路上輕松完成補充手機電力的動作。

關于無線充電

在智能手機行業及其它消費電子領域,無線充電技術都算不上新奇,它出現在公眾視野已經有很長一段時間了。雖然出現得比較早,但這項技術的商用化并不十分廣泛,特別是看似本應成為廣泛標準的Qi也沒有被大規模應用。究其原因,可能是標準Qi協議的充電指標相對一般,其在非頻密使用型產品上雖然并未暴露出明顯弊端,但在智能手機領域確實顯得不太夠用——充電不快且很難像連線充電那樣滿足人們邊充電邊持握手機使用的需求。

所以,要讓無線充電真正在智能手機領馭實現可用性,就必須提升其協議規格,實現相比連線充電而言并不明顯滯后的充電效率。為此,華為在Mate 20 Pro機型上實現了目前業內最高標準的無線充電功率,該功率為15W,為業界主流無線快充的2倍。從實際使用上來看,這套無線充電組件的規格雖高,但其對于發熱量的控制是不錯的。

與攝像頭蓋板相連的無線充電線圈

最后簡要說一下網路上討論熱烈的反向充電黑科技——此功能的確是全球首創無疑。

這個功能的使用邏輯,是要先在設置中開啟“無線反向充電”功能,隨后將支持Qi協議的可充電設備與Mate 20 Pro背部貼近,也就是讓二者的電磁感應線圈相互靠近,隨后就能看到Mate 20 Pro為其它設備反向充電的“奇景”。

說點不嚴肅的,這個反向無線充電功能似乎可以讓Mate 20 Pro成為一種“勾搭神器”。怎么講?當你看上一枚妹紙/漢紙,在不熟絡的情況下想要有所進展并不容易,牽手等越線舉動更是顯得耍流氓,這個時候你就可以從容地通過手機完成第一次“親密接觸”:看,我在向你放電耶……

回歸正傳。若在開啟無線反向充電后的一段時間內沒有用任何可Qi充電設備靠近Mate 20 Pro,那么系統將會發出提示,稱未檢測到設備正在充電,隨后自動關閉該功能。

總的來說,一方面,這是一個可以用于應急的功能,能在某些極端情況下為急需使用的設備補足電力,比如在出差時給自己所攜帶的個人護理設備緊急充電,或者幫助親友喚醒已經0電力的手機;另一方面,從華為的角度看,這又是一次極為吸引眼球的創新動作——當余承東在發布會上演示Mate 20 Pro通過無線反向充電功能為iPhone進行無線充電時,實際上是在宣告華為手機的又一次“重大勝利”。

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