Co je rychlé nabíjení a jak funguje?

Většina současných modelů mobilních telefonů disponuje funkcí rychlejšího nabíjení. Jak přesně fungují tyto rychlejší nabíječky a jakými způsoby se dosahuje ještě vyšších rychlostí? Na to se podíváme v tomto článku.

Nástup rychlonabíjení

Téměř každý špičkový model telefonu na trhu je vybaven nějakou formou rychlého nabíjení. Výrobci při propagaci svých nejnovějších zařízení často uvádějí slibná čísla, jako například "80 % nabití za 30 minut" nebo "plné nabití za méně než hodinu".

Rozšířené používání rychlého nabíjení je reakcí na rostoucí závislost na mobilních telefonech, kdy mnoho uživatelů potřebuje nabíjet svá zařízení i vícekrát denně. Je to také nezbytnost. S tím, jak se velikost telefonů každoročně zvětšuje, je potřeba i větší kapacita baterií, aby držely krok s vyšší spotřebou energie. Bez rychlého nabíjení bychom museli čekat celé hodiny, než by se naše telefony nabilily.

Základem rychlého nabíjení je zvýšení příkonu (udávaného ve wattech – W), který je dodáván do baterie telefonu. Běžný USB port dodává připojenému zařízení přibližně 2,5 W, zatímco rychlejší nabíječky toto množství zvyšují. Moderní zařízení mají standardně 15W nabíjecí adaptéry. Někteří výrobci ale nabízejí i 50W, 80W nebo dokonce 100W nabíječky.

Pro běžného uživatele je používání rychlého nabíjení snadné, stačí mít kompatibilní nabíječku pro daný telefon. Pro výrobce to ovšem není tak jednoduché, jak jen navýšit výkon adaptéru.

Jak rychlé nabíjení funguje

Než se posuneme dál, je důležité pochopit základní vztah. Příkon, tedy výkon, se vypočítá jako součin proudu (A, ampér) a napětí (V, volt). Proud představuje množství přenášeného elektrického náboje, zatímco napětí je síla, která tento proud pohání. Například nabíjení s 3A/5V dodá 15 W energie.

Mnoho výrobců nabízí funkci rychlého nabití do určitého procenta, například nabití 50–80 % kapacity baterie během půl hodiny. Je to dáno způsobem, jakým lithium-iontové baterie, které se v mobilních telefonech používají, přijímají energii. Pokud jste někdy sledovali průběh nabíjení, jistě jste si všimli, že rychlost nabíjení se s časem postupně snižuje.

Proces nabíjení se obvykle dělí do tří fází. Podívejte se na graf "Obrázek 1: Fáze nabíjení lithium-iontové baterie" v článku od Battery University pro detailnější technické informace. Ve zkratce se jedná o:

1. Fáze 1 – Konstantní proud: Napětí se postupně zvyšuje směrem k maximální hodnotě, zatímco proud zůstává konstantní na vysoké úrovni. V této fázi je do zařízení dodáváno velké množství energie.
2. Fáze 2 – Saturace: Napětí dosahuje maxima a proud se začíná snižovat.
3. Fáze 3 – Dokončení: Baterie je plně nabitá. V této fázi je energie dodávána buď velmi pomalu, nebo formou malých "doplňkových" impulzů, které kompenzují spotřebu energie telefonu.

Množství energie a délka trvání každé fáze závisí na standardu rychlého nabíjení. Standard je definovaný proces nabíjení, který je specifický pro dané zařízení, nabíječku a výstupní výkon. Různí výrobci vyvíjejí odlišné standardy nabíjení, které se liší výkonem a rychlostí nabití.

Standardy rychlého nabíjení

Níže jsou uvedeny různé standardy rychlého nabíjení, které se používají u mobilních telefonů:

• USB Power Delivery (USB-PD): Každý mobilní telefon má nabíjecí kabel, který používá USB – dokonce i Lightning kabely pro Apple iPhone mají na jednom konci USB připojení. USB 2.0, běžný standard po dvě desetiletí, má maximální výstupní výkon 2,5 W. Vzhledem k potřebě USB portů dodávat více energie, byl vyvinut standard USB-PD. USB-PD dosahuje maximálního výkonu 100 W a používá se pro širokou škálu zařízení, včetně většiny špičkových mobilních telefonů. Všechna zařízení využívající USB 4 budou podporovat technologii USB-PD, což by mělo vést k větší standardizaci.
• Qualcomm Quick Charge: Qualcomm je nejrozšířenějším výrobcem čipových sad pro telefony s operačním systémem Android. Jejich nejnovější procesory mají vestavěnou kompatibilitu s vlastním standardem Quick Charge. Nejnovější verze Quick Charge 4+ má maximální výstupní výkon 100 W.
• Samsung Adaptive Fast Charging: Tento standard používají zařízení od společnosti Samsung, zejména jejich řada Galaxy. Tento standard má maximální výstupní výkon 18 W a automaticky upravuje rychlost nabíjení tak, aby prodloužil životnost baterie.
• OnePlus Warp Charging: OnePlus používá proprietární standard Warp Charging, který nabíjí jejich zařízení až 30W. Na rozdíl od většiny ostatních standardů, které zvyšují napětí, tento standard dosahuje 30W nabíjení zvýšením proudu. Rychlé nabíjení vyžaduje použití proprietárních kabelů.
• Oppo Super VOOC Charging: Oppo používá proprietární standard, který umožňuje nabíjet jejich zařízení až 50W.

Většina výrobců, kteří nepoužívají vlastní technologii nabíjení, využívá USB-PD nebo Qualcomm Quick Charge, případně si tyto standardy přizpůsobují pro svá zařízení. Společnosti jako Apple, LG, Samsung a Google tyto standardy používají pro své vlajkové modely telefonů.

Většina těchto řešení dosahuje rychlejšího nabíjení zvýšením napětí nabíjecích adaptérů. Odlišné řešení používají společnosti Oppo a OnePlus, které výrazně zvyšují proud namísto napětí. Rychlé nabíjení u těchto zařízení vyžaduje použití jejich speciálních kabelů.

Budoucnost nabíjení

Technologie nabíjení se neustále vyvíjí a výrobci neustále pracují na zvyšování rychlosti nabíjení. V nadcházejících letech bude stále více společností experimentovat s různými technologiemi nabíjení a v tomto odvětví se objeví nové standardy. Nicméně, je pravděpodobné, že většina z těchto standardů bude i nadále využívat USB-PD jako základ.

Rozvíjí se také bezdrátové rychlé nabíjení. Bezdrátový přenos velkého množství energie může být nebezpečný bez řádné regulace teploty. Bezdrátové nabíjení je stále podstatně pomalejší než kabelové, protože technologické firmy stále hledají efektivní způsoby, jak řešit problémy s teplotou. Proto některé firmy, jako je například OnePlus, vydávají 30W bezdrátové nabíječky vybavené ventilátory pro zajištění dostatečného proudění vzduchu.