De nos jours, la grande majorité des smartphones récents intègrent des technologies de recharge de plus en plus performantes. Mais comment fonctionnent précisément ces systèmes de charge rapide et comment parviennent-ils à être si efficaces ? C’est ce que nous allons explorer.
L’ascension fulgurante de la charge rapide
Aujourd’hui, la quasi-totalité des téléphones haut de gamme intègrent une forme ou une autre de recharge rapide. Les constructeurs n’hésitent pas à mettre en avant des chiffres impressionnants dans leurs publicités, comme « 80% de batterie en 30 minutes » ou encore « une charge complète en moins d’une heure ».
Cette généralisation de la charge rapide est une réponse directe à l’usage intensif que nous faisons de nos smartphones. Il est devenu courant pour de nombreuses personnes de devoir recharger leur téléphone plusieurs fois par jour. De plus, l’augmentation constante de la taille des écrans nécessite des batteries plus puissantes pour supporter la consommation énergétique accrue. Sans la recharge rapide, le temps de charge de nos téléphones deviendrait extrêmement long.
Le principe de base de la charge rapide est simple : augmenter la puissance (mesurée en watts – W) transmise à la batterie du téléphone. Un port USB standard délivre généralement 2,5 W, tandis que les chargeurs rapides augmentent significativement cette valeur. Actuellement, de nombreux appareils sont livrés avec des adaptateurs secteur de 15 W, et certains fabricants proposent même des chargeurs allant jusqu’à 50 W, 80 W, voire 100 W.
Pour l’utilisateur, cela se résume à utiliser un chargeur rapide compatible avec son appareil. Cependant, pour les fabricants, la mise en œuvre de ces technologies est plus complexe que l’utilisation d’une simple alimentation plus puissante.
Le fonctionnement de la recharge rapide
Avant d’aller plus loin, il est essentiel de comprendre une formule simple : la puissance (en watts) est le résultat de la multiplication du courant (en ampères – A) par la tension (en volts – V). Le courant représente la quantité d’électricité, tandis que la tension est la force qui pousse ce courant. Ainsi, une charge de 3A / 5V délivre une puissance de 15W.
Il est important de noter que beaucoup de fabricants mettent en avant leur capacité à réaliser une charge partielle rapide, par exemple en atteignant 50 à 80% de la batterie en une trentaine de minutes. Cela est lié au fonctionnement des batteries lithium-ion utilisées dans nos téléphones. En observant le processus de charge, on remarque que la vitesse de recharge diminue progressivement au fur et à mesure que la batterie se remplit.
Le processus de charge peut être divisé en trois étapes distinctes. Pour une description technique plus détaillée, vous pouvez consulter le tableau «Figure 1 : Étapes de charge du lithium-ion» de l’article de Battery University. Voici un résumé de ces étapes :
Étape 1 – Courant constant : La tension augmente progressivement jusqu’à sa valeur maximale, tandis que le courant reste constant à un niveau élevé. C’est durant cette phase que l’appareil reçoit rapidement une quantité importante d’énergie.
Étape 2 – Saturation : La tension a atteint son maximum et le courant commence à diminuer.
Étape 3 – Maintien / Finition : La batterie est pleinement chargée. Pendant cette phase, un courant faible est envoyé périodiquement pour compenser l’énergie consommée par le téléphone.
La puissance et la durée de chaque étape dépendent de la norme de charge rapide utilisée. Une norme est un protocole de charge spécifique qui définit les paramètres pour un appareil, un chargeur et une puissance de sortie donnés. De nombreux fabricants ont développé leurs propres normes, chacune avec des caractéristiques et des vitesses de charge différentes.
Les normes de charge rapide
Voici les principales normes de charge rapide utilisées dans les téléphones mobiles :
USB Power Delivery (USB-PD) : Tous les téléphones mobiles sont équipés d’un câble de charge utilisant l’USB. Même les câbles Lightning d’Apple ont une connexion USB à l’autre extrémité. L’USB 2.0, une spécification très répandue depuis deux décennies, a une puissance de sortie maximale de 2,5 W. En raison de la nécessité d’avoir des ports USB plus puissants, la norme USB-PD a été créée. L’USB-PD a une puissance maximale de 100 W et est utilisée pour une grande variété d’appareils, y compris la plupart des téléphones mobiles haut de gamme. Tous les appareils USB 4 devraient inclure la technologie USB-PD, ce qui contribuera, espérons-le, à une normalisation.
Qualcomm Quick Charge : Qualcomm est le fabricant de puces le plus utilisé dans les appareils Android haut de gamme. Leurs processeurs les plus récents intègrent une compatibilité avec leur norme propriétaire Quick Charge. La dernière version, Quick Charge 4+, a une puissance de sortie maximale de 100 W.
Samsung Adaptive Fast Charging : Cette norme est utilisée par les appareils Samsung, notamment leur gamme Galaxy. Elle offre une puissance de sortie maximale de 18 W et ajuste automatiquement les vitesses de charge pour préserver la durée de vie de la batterie.
OnePlus Warp Charge : OnePlus utilise sa propre norme Warp Charging, qui permet de charger leurs appareils jusqu’à 30 W. Contrairement à la plupart des autres normes, au lieu d’augmenter la tension, elle augmente le courant, ce qui permet une charge de 30 W à pleine vitesse.
Oppo Super VOOC Charge : Oppo utilise une norme propriétaire qui permet de charger ses appareils jusqu’à 50 W.
La plupart des entreprises qui n’ont pas leur propre technologie de charge utilisent la norme USB-PD ou Qualcomm Quick Charge, ou les adaptent à leurs appareils spécifiques. C’est le cas d’entreprises telles qu’Apple, LG, Samsung et Google, qui utilisent ces normes pour leurs téléphones haut de gamme.
La majorité de ces solutions augmentent la vitesse de charge en augmentant la tension de leurs adaptateurs. Toutefois, les solutions d’Oppo et OnePlus se distinguent en augmentant considérablement le courant plutôt que la tension. Pour bénéficier de la charge rapide avec ces appareils, il est nécessaire d’utiliser leurs câbles propriétaires.
L’avenir de la recharge
La technologie de charge est en constante évolution, les fabricants cherchant sans cesse à améliorer les vitesses de recharge. Dans les années à venir, de plus en plus d’entreprises expérimenteront de nouvelles technologies et de nouvelles normes émergeront. Toutefois, il est probable que la plupart de ces normes utiliseront l’USB-PD comme base.
La charge rapide sans fil est également en plein essor. La transmission de grandes quantités d’énergie sans fil peut devenir dangereuse si la gestion thermique n’est pas adéquate. La charge sans fil est actuellement plus lente que la charge filaire, car les entreprises technologiques sont encore en train d’optimiser la gestion de la chaleur. C’est pour cette raison que des entreprises comme OnePlus ont commercialisé des chargeurs sans fil de 30 W dotés de grands ventilateurs pour assurer une circulation d’air suffisante.