OPPO’s VOOC oplaadtechnologie in het 5G tijdperk

OPPO is een pionier op het gebied van 5G, zo was de Reno 5G de allereerste 5G smartphone die je in Europa kon kopen. Ook in Nederland was OPPO de eerste, de Find X2 en Find X2 Pro waren de eerste verkrijgbare smartphones in ons land die ondersteuning bieden voor het snelle 5G netwerk.

Daarnaast staat OPPO bekend om haar befaamde oplaadtechnologie genaamd VOOC en SuperVOOC Flash Charge technologie. Zo worden eerder genoemde OPPO Find X2 modellen geleverd met een baanbrekende 65 Watt oplader, waardoor je de 4.200 mAh batterij in slechts 38 minuten volledig kunt opladen.

OPPO’s VOOC oplaadtechnologie

Op de website van de IEEE Computer Society heeft het onderzoeksinstituut van OPPO een interessant artikel geplaatst over haar onderzoekskwaliteiten en opvattingen aangaande oplaadtechnologie in het 5G tijdperk. Zhang Jialiang, hoofdonderzoeker voor VOOC Flash Charge bij OPPO, geeft een uitgebreide uitleg over de huidige oplaad technologieën en OPPO’s visie aangaande de toekomst.

Batterijen moeten zich aanpassen aan nieuwe gebruikerspatronen, ze moeten langer meegaan, goedkoper zijn en bovendien veiliger zijn. Elke extra functie waarmee slimme mobiele apparaten worden uitgerust, gaat gepaard met strengere eisen rondom de batterij en de oplaadtechnologie van dat bewuste apparaat. Dit brengt nieuwe uitdagingen met zich mee.

Toen smartphone-batterijen werden gemaakt van nikkel-cadmium waren er weinig veiligheidsproblemen. Lithium-ion batterijen maakten veiligheid echter net zo belangrijk als de laadsnelheid. OPPO heeft de afgelopen jaren een reeks innovaties doorgevoerd en is in staat geweest om eenvoudigere, snellere laadsystemen te creëren en tegelijkertijd een steeds hoger niveau van batterijveiligheid te bereiken.

Bijzonder snel, veilig en betrouwbaar

Conventionele lithium-ion batterijen worden in drie fasen opgeladen: druppelladen, constante stroom en constante spanning. De interne weerstand en reactantie van de batterij kunnen lange oplaadtijden veroorzaken. Om dit te verhelpen vereiste het laadsysteem een ​​nauwkeurigere controle over de spanning en stroom, zodat het systeem de stroomdaling als gevolg van de interne weerstand en reactantie van de batterij nauwkeurig kan compenseren. Hierdoor kan het de spanning, stroom en laadsnelheid verhogen zonder de cel te beschadigen.

Het grootste veiligheidsprobleem met lithium-ion batterijen is een te hoge spanning tijdens het opladen. Conventionele overspanningsbeveiligingsapparatuur maken gebruik van MOSFET’s om de stroom te onderbreken wanneer deze gevaarlijke niveaus bereikt. Deze apparaten zijn echter niet voldoende betrouwbaar.

OPPO’s VOOC Flash Charge-technologie bevat zekeringen naast een activeringscircuit, dat compact is en een lage interne weerstand heeft. Dit biedt een veel betrouwbaardere circuitbeveiliging. Tegenwoordig worden de zekeringen verwerkt in de overstroombeveiligingsapparatuur, deze vormen een belangrijk onderdeel van veilige oplaadtechnologie.

In een conventioneel acculaadsysteem werken de oplader, het regelcircuit en de accu allemaal onafhankelijk van elkaar, er is geen mededeling van hun respectievelijke statussen. Vanwege de potentiële gevaren in een “dom” laadcircuit, ontwikkelde OPPO een systeem waarbij de lader redundante communicatie met het BMS (battery management system) aangaat. De verschillende onderdelen van het circuit kunnen binnen een paar honderdsten van een seconde informatie over het laadproces uitwisselen.

De adapter kan achterhalen welk stroomniveau het batterijsysteem nodig heeft en kan feedback krijgen over hoe goed het geleverde vermogen wordt opgenomen, zodat het weet of het vermogen wordt geabsorbeerd door de batterij-elektrolyt. Wanneer de adapter constateert dat de impedantie toeneemt en het afgegeven vermogen wordt omgezet in schadelijke warmte, kan de adapter de veiligheid van het circuit garanderen door de stroom onafhankelijk te onderbreken. Het batterijsysteem kan ook precies aan de lader rapporteren welke niveaus van stroom en spanning het nodig heeft.

Vervolgens wordt de output van de adapter vergeleken met het stroomniveau dat door de batterij wordt opgenomen. Impedantieniveaus voor elk deel van de schakeling, bedrading, connectoren en halfgeleidercomponenten tussen de oplader en de batterij worden constant in de gaten gehouden. Als de impedantie stijgt, maar binnen acceptabele parameters blijft, stijgt het uitgangsvermogen van de oplader. Dit betekent dat de laadsnelheid constant blijft.

Als de impedantie van een component hoger wordt dan de acceptabele limieten, schakelt elk component van het laadcircuit over naar de beveiligingsmodus. Dit zorgt ervoor dat er geen storingen of veiligheidsrisico’s ontstaan, zoals oververhitting van de laadbus.

De interne weerstand van de batterij wordt constant gecontroleerd en de uitgangsspanning wordt gecontroleerd op microvariaties, om te bepalen of de cel fysieke schade heeft opgelopen. Deze bewaking wordt uitgevoerd door het BMS en gaat door, zelfs als de batterij uit het apparaat is verwijderd. Als de batterij wordt blootgesteld aan externe druk of wordt doorboord, of als de interne fysieke structuur verandert, wordt de schade geregistreerd. Er wordt een signaal naar de systemen van het apparaat gestuurd dat de batterij niet langer kan worden gebruikt of opgeladen. Overtollige lading in de batterij wordt ontladen om te garanderen dat de beschadigde cel veilig blijft.

OPPO’s visie over de toekomst van snelladen

VOOC Flash Charge is OPPO’s eigen gepatenteerde snellaad-technologie. De lancering in 2014 zorgde ervoor dat OPPO met kop en schouders boven de concurrentie uitstak en veranderde de ervaring van consumenten als het gaat om het opladen van telefoons. Tegenwoordig heeft OPPO wereldwijd meer dan 1.800 patenten. De drie ontwikkelde oplaadtechnologieën, VOOC, SuperVOOC en draadloze VOOC, worden wereldwijd door meer dan 145 miljoen mensen gebruikt.

In 2019 lanceerde OPPO SuperVOOC 2.0, een nieuwe generatie VOOC-technologie met pieklaadsnelheden van 65 Watt. Hiermee is het mogelijk om een telefoonbatterij van 4.000 mAh in slechts 30 minuten volledig op te laden. Werkelijk ideaal, want loop je onverwachts tegen een lege batterij aan dan heb je slechts enkele minuten nodig om de accu weer voldoende op te laden om de dag door te komen. Ook op het gebied van draadloos opladen maakt OPPO grote stappen. Zo beschikt de OPPO Ace2, die helaas (nog) niet in Nederland is uitgebracht, over 40 Watt AirVOOC draadloos opladen.

OPPO geeft ook licenties af voor haar VOOC technologie en bouwt een ecosysteem om de technologie in de toekomst waar te borgen. VOOC Flash Charge-technologie is in licentie gegeven aan 23 andere fabrikanten die andere slimme componenten maken, zoals oplaadchips, powerbanks, autoladers en oplaadstatieven. Het ecosysteem blijft groeien, zodat meer gebruikers het gemak van snelle VOOC Flash Charge kunnen ervaren.

OPPO innovaties in het 5G tijdperk

De technologie blijft evolueren. OPPO is van mening dat de volgende vooruitgang op het gebied van oplaadtechnologie verder moet gaan dan de basisafmetingen van een grotere batterij, snellere laadsnelheden en een hoger uitgangsvermogen. De komst van 5G en het nieuwe ‘Convergence of Everything’-ecosysteem zullen om meer innovatie vragen.

Maar alle vooruitgang op het gebied van oplaadtechnologie vereist een perfect evenwicht tussen snelheid en veiligheid. Op de lange termijn zullen nieuwe materialen en fabricagetechnieken kansen bieden voor nieuwe doorbraken in de laadervaring.

Kijkend naar de stroombehoeften van 5G telefoons en tablets, zullen zowel de batterijen als de oplaad technologieën een grondige herziening vereisen. Tegenwoordig is een oplader van 100 Watt zo groot als een stuk zeep. Met verbeteringen in GaN-materialen, nieuwe circuitontwerpen en OPPO’s inspanningen om de vermogensdichtheid te verhogen, voorspelt OPPO dat deze laders beduidend kleiner en draagbaarder zullen worden. Ze zullen consumenten een nieuw niveau van gemak bieden bij het opladen van hun apparaten.

Momenteel wordt er veel gebruik gemaakt van de lithium-ion cel in een aluminium gelamineerde filmzak. Maar de laatste jaren zijn er bij deze materialen erg weinig vorderingen gemaakt op het gebied van veiligheid en vermogensdichtheid. OPPO-ingenieurs verkennen daarom nieuwe technieken en materialen met het potentieel voor veel hogere vermogensdichtheden.

OPPO test nieuwe elementen en gebruikt een reeks fysische, chemische, optische, thermische en elektrische technieken om veiligheids- en productieproblemen aan te pakken. Uiteindelijk kunnen ze mogelijk nieuwe batterijmaterialen ontwikkelen die zich aanpassen aan meer gebruikssituaties en een breder scala aan omgevingen. Deze nieuwe materialen kunnen de levensduur van de batterij aanzienlijk verhogen en zodoende voor een revolutie zorgen in de gebruikerservaring.

Energieverslindende apps zoals video en games worden steeds populairder onder gebruikers van smart-apparaten, wat betekent dat ze op hun beurt een betere oplaadervaring voor apparaten vereisen. De komst van 5G zal deze trend alleen maar doen versnellen. OPPO hoopt samen te werken met bedrijven over de hele wereld om meer te investeren in R&D en innovatie om ook in de toekomst revolutionaire oplaadsystemen te ontwikkelen en te implementeren in OPPO telefoons en andere 5G apparaten. Wil je meer weten over Oppo’s visie omtrent snelladen, lees de volledige publicatie op IEEE Computer Society.