急速充電性能調査

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急速充電とは

機器メーカーによってUSBの急速充電という文言が指すものが異なるように思います。
誤解してしまって急速充電なのに全然急速じゃないという結果もあり得ます。

以下、自分の解釈です。

USB規格(標準)

そもそもUSB規格の電力供給は、USB1.0/2.0で5V 最大100mA(Low Power)と5V 最大500mA(High Power)、USB3.0で5V 最大900mA、USB3.1で5V 最大1Aです。
共通して、電圧は5V固定です。

試しにPCのUSB2.0ポートから充電してみればわかりますが、500mA程度しか供給されません。これが普通です。
消費電力の多い機器だと待機時でも400mA~600mAを消費しますので、USB2.0標準規格の製品では充電がいつまでたっても終わらないもしくは逆に減っていくということになります。
消費電力が少ない例えばbluetoothマウスやヘッドセットならこの程度でも充電可能です。

USB急速充電器を購入」の記事の「USBの給電機能」に少し記載しています。

USB拡張

電力供給用など明記されているUSB BCの可能性があります。

USB BC

USB2.0を拡張した給電のための電源の種類が3種類(SDP/CDP/DCP)定義されています。
最大7.5W(5V/最大1.5A)の電力供給が可能になります。

USB PD

大電力を供給可能にした規格が策定されています。
USB PDはポータブル機器に実装されていることが多いようです。
これまで電圧5Vであったのが、5V~20Vまでに対応し最大100Wの電力供給が可能になります。

USB TypeC

USB TypeA/TypeBがStandard-A/Bと表記されます。
USB 3.1と同じくして登場したUSB TypeCはこれまでと形状が異なり、上下と左右の向きに区別がありません。
データ通信だけでなく電力供給もできます。
さらに映像出力用にも使用できるのでディスプレイと接続できます。
そして電力供給が双方向で可能なためスマホの画面をディスプレイに表示しながらディスプレイから電力供給が可能になります。

USB-Cによる電力供給に関しては最大7.5W(5V 最大1.5A)と最大15W(5V 最大3A)の電力供給が可能です。
USB標準の電力供給よりは高いのでUSB-Cが急速充電であると表現できます。
注意が必要なのは、USB-Cだからすべての機能が使えるわけではなく、対応していなければ当然実装されていないので使えません。
​USB3.1にはALTモード機能があります。この機能は従来のデータ通信や電力供給以外に映像やサウンドデータを送受信できるものです。
​USB-Cだからすべてできるとは限りませんし、USB2.0対応のみの場合もあります。

メーカ独自

Quick Charge(クアルコム社)

携帯電話機で有名なQuick Chargeは、米国のクアルコム社が開発した技術で、専用の回路が必要です。
QC1.0/2.0/3.0/4.0があり、下位互換です。
クアルコム社のSoC(System On a Chip)を搭載した携帯電話であれば対応している可能性が高いですが絶対ではありません。
対応機器はクアルコム社のホームページで確認できます。
QC1.0は不明ですが、QC2.0からは電圧を5V/9V/12V/20Vに変えて電力を供給します。
USB PDと似た発想の電力供給です。

PowerIQ/Voltage Boost(Anker社)

Anker社のPoweIQやVoltageBoostは自動検出により機器に適した電流や電圧を供給し、電力供給を少し早くする技術です。

iSmart(RAVPower)

同じくRAVPowerのiSmartも電流値を上げて電力供給を早くする技術です。機器に最適な電流値を自動検出します。フルスピード充電と言ったりするようです。
どちらも充電器側にその機能があればよいだけのようです。

ケーブル規格

注意が必要なのは、USB BC、USB PD、Quick Chargeにしろ、PowerIQ/Voltage BoostやiSmartにしろ、最適な電流値や電圧値を自動検出するためにデータ通信を行いますので、電力供給専用USBケーブルではうまく動作しない可能性があります。
また、ネゴシエーションのためにケーブル端子の両端終端に専用チップが必要なものもありますし、高電力に耐えられる構造を求められるものもあります。
見た目が同じでも用途に合ったケーブル選びが重要です。

デバイスが高機能になってくると消費電力も増加します。
その機器を充電するには急速充電機能のようにより多くの電力供給が必要になります。
さらに、長時間使用できるようにとなるとバッテリー容量も増加するため、それを短時間で満充電にするには必須の機能です。

新規購入パーツ

今回は、新たに以下の3製品を購入しました。

Anker PowerPort Speed 2 Quick Charge 3.0

Anker PowerPort+ 1+USB TypeCをすでに持っていました。
複数のシンク機器に充電が必要なときは、Goal Zero Venture 30を経由して充電すれがよいだけでしたが、Xperia XZs SOV35とGalaxy S8+ SCV35に機種変更したことで、QC3.0対応シンク機器およびUSB-Cシンク機器が増えたため、Goal Zero Venture 30を経由するのではなく、QC3.0対応機器で充電できるようにと購入しました。
この充電器は、壁の電源コンセントに差すにはよいですが、電源タップで使用する場合は、「II II II II II II」に並んでいるタイプでは最大3ポート分を占有してしまいますので、「= = = = = = 」に並んでいるタイプがおすすめです。

RAVPower 20100mAh QC3.0 + USB TypeC


トラベルポーチは本体専用っぽく、無理にケーブルを入れるとすぐに痛みそうです。
しかし、これだけ付属していて4千円強で購入できるというのは安すぎるように思います。
購入のきっかけになった機能は、まず、Anker製品では見つけられなかった入力/出力ともにQC3.0対応とパススルー充電可能?かもという点です。

今使用しているGoal Zero Venture 30(容量7800mAh)は、QC3.0やUSB TypeCには対応していなかった点、Xperia Z4 Tablet SOT31がフル充電できなかった点を理由に別のモバイルバッテリーを購入しました。
Goal Zero Venture 30は、パススルー式で便利だったのでRP-PB043もパススルー式かが興味あります。
常時携帯するにはGoal Zero Venture 30くらいのサイズと重さが実用的ではあるのですが・・・

クアルコム社のQuick Charge技術のような独自USB電力供給技術は、収束していきUSB PDへ一本化されていくでしょう。
当分はQCとPD対応という時期もあるよでしょうがPD対応に統一された方がいろいろとわかりやすくなりそうです。
RAVPower 20100mAhのUSB PD対応版があります。


ケーブルなどの追加購入は必要ありませんし、トラベルポーチに入れたまま充電できるので便利です。
RAVPower RP-PB043(XZsを充電中)

2017最新 マグネット充電ケーブル

これまでのUSB microBからUSB-Cのシンク機器が増えたため、充電のたびにケーブルを付け替えるのも面倒だと思い購入しました。
付け替え回数が増えるとそれぞれの機器のポートにも負担がかかるためなるべく付け替えがない方がよいのではないかという発想です。
また、3種類のコネクタが同梱されているので充電する機器側には、そのコネクタを装備しておけば本体自体のUSB端子を痛める心配がありません。
急速充電・通信対応であることからQC3.0動作が可能かという期待でお試し購入しました。

計測方法

以上、新規購入したパーツでそれぞれの機能が正常に稼働しているのか?どういう組み合わせで利用すれば効率よく充電できるのか?製品の機能がフル活用できるのか?を判断するために検証をすることにしました。

計測用機器

ホスト機器(充電器)とシンク機器(スマホやモバイルバッテリーなど)の間に上記チェッカーを接続して電圧と電流値を測定します。
このチェッカーで計測する値は充電器の出力値と同じであり、シンク機器の入力値になります。
シンク機器の内部センサーや計測用アプリなどの値とは異なる可能性があります。
液晶に表示される電圧値と電流値が安定したころに撮影しています。

計測用アプリ

シンク機器がスマホやタブレットの場合は、Braintrappの「Ampere」を利用して電流を測定します。
Android OS のバージョンにより、Ampereのビルド番号が異なります。

Ampereのバージョンとビルド番号

Xperia Z4 Tablet SOT31(Android OS 7.0)v2.0732.3.C.0.336
Xperia XZs SOV35(Android OS 7.1.1)v2.0741.2.C.0214

測定手順は、アプリを起動し放電中の電流値を計測後、値が-500mA~-300mA程度に落ち着いたタイミングで充電ケーブルを接続し測定を行っています。
なお、スクリーンショットの撮影タイミングは、実測値が最大値から下降したころです。(約1分から3分程度)

Anker PowerPort Speed 2 Quick Charge 3.0の検証

電源仕様

ModelA2025
Input100-240V 1.2A 50-60Hz
Output3.6~6.5V 最大3A
6.5~9V 最大2A
9~12V 最大1.5A
備考Quick Charge x2
PowerIQ x2
VoltageBoost x2

出力テスト

以下のシンク機器に充電を行い、出力値およびシンク機器の入力値を測定します。
シンク機器の充電残量が60%以下(急速充電が機能するであろう状態)でテストを実施しました。

シンク機器入力充電ケーブル
Xperia XZs SOV35
(Android OS 7.1.1)
5~12V 最大2A
(QC3.0)
Anker PowerLine+ USB-C to Micro USB 0.9m
RAVPower RP-PB0043 QC3.0ポート5~12V 最大2ARAVPower Micro USB (同梱物)
RAVPower RP-PB0043 Type-Cポート5V 最大3ARAVPower Micro USB + USB-Cアダプタ (同梱物)

テスト結果

充電器シンク機器結果
チェッカーAmpere
Anker PowerPort Speed 2Xperia XZs SOV35PowerPort Speed 2 (SOV35)PowerPort Speed 2 (SOV35)
RAVPower RP-PB0043 QC3.0
RAVPower RP-PB0043 Type-C

考察

RAVPower 20100mAh QC3.0 + USB TypeC(RP-PB043)の検証

電源仕様

ModelRP-PB043
Input1(QC3.0)5~12V 最大2A
Input2(Type-C)5V 最大3A
Output1(iSmart)5V 最大2.4A
Output2(QC3.0)5~6.5V 最大3A
6.5~9V 最大2A
9~12V 最大1.5A
備考Quick Charge 3.0
iSmart
USB-C

出力テスト

RP-PB043を使用し、以下のシンク機器に充電を行い、出力値およびシンク機器の入力値を測定します。
シンク機器の充電残量が60%以下(急速充電が機能するであろう状態)でテストを実施しました。
RP-PB043は出力が2ポートありますのでそれぞれで行いました。

シンク機器入力充電ケーブル
Xperia XZs SOV35
(Android OS 7.1.1)
5~12V 最大2A(QC3.0)Anker PowerLine+ USB-C to Micro USB 0.9m

テスト結果

充電器シンク機器結果
チェッカーAmpere
RAVPower iSmartXperia XZs SOV35RAVPower iSmart (SOV35)RAVPower iSmart (SOV35)
RAVPower QC3.0Xperia XZs SOV35RAVPower QC3.0 (SOV35)RAVPower QC3.0 (SOV35)

考察

iSmartは仕様の通り、電圧5Vで電流値を最適にする機能であるようです。
Xperia XZs SOV35には約1.5Aの充電でした。
一方、QC3.0は電圧を約9Vで電流値1.26Aの電力供給により、約2.1Aの充電ができているようです。

RAVPower RP-PB043パススルー充電テスト

モバイルバッテリーはスマホやタブレットに充電する際はソース機器であり、充電器から充電する際はシンク機器であり、IN/OUTの両方を持っています。
パススルー充電は、充電器にモバイルバッテリーを接続し、さらにモバイルバッテリーにスマホやタブレットを接続した状態で、スマホやタブレットの充電を優先的に行い満充電でスマホやタブレットの充電を完了し、次にモバイルバッテリーの内蔵電池への充電を行い満充電で完了する機能と解釈しています。
非パススルー充電のモバイルバッテリーでは、同じ接続をした場合、充電器とモバイルバッテリー間だけ導通し、スマホやタブレットへの充電ができません。

パススルー充電テスト方法

Goal Zero Venture 30がパススルー充電を謳っている製品になります。
この製品を使用して、充電器とVenture30間(観測点1)とVenture30とスマホ間(観測点2)の導通をチェックし、パススルー充電の動作を確認したのち、Venture 30をRAVPower RP-PB043と置き換えて同じ動作をするかをテストしてみました。
なお、観測点1の導通チェックには上記検証機器を使用し、観測点2のチェックにはスマホが充電モードになるかで判定することにしました。

パススルー充電テスト結果

Venture 30(パススルー充電対応)

Venture30観測点1観測点2
スマホ充電時導通あり導通あり
モバイルバッテリー充電時導通あり導通あり

RAVPower RP-PB043(不明)

RP-PB043観測点1観測点2
スマホ充電時導通あり導通あり
モバイルバッテリー充電時導通あり導通あり

考察

RAVPower RP-PB043はパススルー対応のVenture 30と同じ動作をすることからパススルー対応と判断しました。
Ankerのようにパススルー非推奨のメーカーもあります
RAVPower RP-PB043にて、パススルー充電動作の確認ができたので、充電器ポート不足および長時間充電が解消されることだと思います。

2017最新 マグネット充電ケーブルの検証

製品説明にある「急速充電対応」と「通信対応」の文言からQuick Charge 3.0での充電ができれば便利だなと思って購入したのでその検証です。

製品仕様について

サイトの注意事項には「急速充電の場合は2Aのアダプタには対応しておりません」とありますが、何のことかがピンときませんでした。
製品の箱には「Standard charging current:2.4A」と記載がありますので、標準充電電流が2.4Aのようです。
ケーブルの抵抗値が何かに準拠していないのか・・・よくわからないです。
おそらくケーブルはUSB2.0規格の品だと思います。

充電テスト

充電器3機種を使用して以下のシンク機器に充電を行いテストしてみました。
充電器と計測機器間の充電ケーブルはAnker PowerLine+ またはAnker PowerPort+ 1付属品を使用し、計測機器とシンク機器間の充電ケーブルはマグネット充電ケーブルを使用しています。

  • Xperia XZs SOV35
  • RAVPower RP-PB043

テスト結果

充電器シンク機器結果
チェッカーAmpere
Anker PowerPort+ 1Xperia XZs SOV35(USB-Cコネクタ装備)PowerPort+ 1 (SOV35/マグネット充電ケーブル)PowerPort+ 1 (SOV35/マグネット充電ケーブル)
RAVPower RP-PB043 QC3.0
(USB Microコネクタ装備)
PowerPort+ 1 (RAVPower QC3.0/マグネット充電ケーブル)
RAVPower RP-PB043 Type-C
(USB-Cコネクタ装備)
PowerPort+ 1 (RAVPower Type-C/マグネット充電ケーブル)
Anker PowerPort Speed 2Xperia XZs SOV35
(USB-Cコネクタ装備)
PowerPort Speed 2 (SOV35/マグネット充電ケーブル)PowerPort Speed 2 (SOV35/マグネット充電ケーブル)
RAVPower RP-PB043 QC3.0
(USB Microコネクタ装備)
PowerPort Speed 2 (RAVPower QC3.0/マグネット充電ケーブル)
RAVPower RP-PB043 Type-C
(USB-Cコネクタ装備)
PowerPort Speed 2 (RAVPower Type-C/マグネット充電ケーブル)
RAVPower RP-PB043 iSmartXperia XZs SOV35
(USB-Cコネクタ装備)
RAVPower iSmart (SOV35/マグネット充電ケーブル)RAVPower iSmart (SOV35/マグネット充電ケーブル)
RAVPower RP-PB043 QC3.0Xperia XZs SOV35
(USB-Cコネクタ装備)
RAVPower iSmart (SOV35/マグネット充電ケーブル)RAVPower QC3.0 (SOV35/マグネット充電ケーブル)
直結時
RAVPower QC3.0 (SOV35/マグネット充電ケーブル/計測機器なし)

考察

Xperia XZs SOV35(USB-Cコネクタ使用)の充電では計測機器の電圧がすべて5VであることからQuick Chargeが機能していないと判断しました。
同じQC3.0対応でもUSB Microコネクタを使用したRAVPower RP-PB043 QC3.0(Input)では、電圧が約7Vを表示していたことからQuick Chargeが機能していると判断しました。
マグネット充電ケーブルを使用した場合、使用するコネクタがUSB MicroではQC3.0が機能し、USB-CではQC3.0が機能しないという結果になりました。

RAVPower RP-PB043 QC3.0(Output)に計測機器を接続した状態ではシンク機器へ充電することができませんでした。
計測用機器を外すと充電ができたことから、QC2.0対応の計測機器が悪さをしていると判断しました。
以下は、計測機器を接続せず充電器とシンク機器を充電ケーブル1本で接続し充電を行い、Ampereアプリで計測した値です。

実際の使用ではこの値になるはずです。

充電器Xperia Z4 Tablet SOT31Xperia XZs SOV35
Anker PowerPort+ 1PowerPort+ 1 (SOT31/計測機器なし)PowerPort+ 1 (SOV35/計測機器なし)
Anker PowerPort Speed 2mobile_2017081165.pngPowerPort Speed 2 (SOV35/計測機器なし)
RAVPower RP-PB043 iSmartRAVPower iSmart (SOT31/計測機器なし)RAVPower iSmart (SOV35/計測機器なし)
RAVPower RP-PB043 QC3.0RAVPower QC3.0 (SOT31/計測機器なし)RAVPower QC3.0 (SOV35/計測機器なし)

マグネット充電ケーブル使用時

充電器Xperia Z4 Tablet SOT31
USB Microコネクタ
Xperia XZs SOV35
USB-Cコネクタ
Anker PowerPort+ 1※USB-Cポートのためマグネット充電ケーブルを使用できず未計測
Anker PowerPort Speed 2PowerPort Speed 2 (SOT31/マグネット充電ケーブル/計測機器なし)PowerPort Speed 2 (SOV35/マグネット充電ケーブル/計測機器なし)
RAVPower RP-PB043 iSmartRAVPower iSmart (SOT31/マグネット充電ケーブル/計測機器なし)RAVPower iSmart (SOV35/マグネット充電ケーブル/計測機器なし)
RAVPower RP-PB043 QC3.0RAVPower QC3.0 (SOT31/マグネット充電ケーブル/計測機器なし)RAVPower QC3.0 (SOV35/マグネット充電ケーブル/計測機器なし)

考察

計測機器を接続しない場合でも結果は同じく、USB MicroコネクタではQC3.0が機能し、USB-CコネクタではQC3.0は機能せず、PowerIQまたはiSmartでの充電になるようです。
それでも1.5A前後の充電が可能ですので急速充電といえると思います。

USB MicroのスマホだとUSBポートにカバーがついている機種が多く、コネクタを常時装備しているとカバーがブラブラした状態になります。(例えばXperia ZL2 SOL25)
USB-Cの機器だとカバーがないものが多いですが、QC3.0では充電できなくなります。
TabletであればUSB MicroであってもUSBポートにカバーがある機種は少なく、コネクタの厚みの分だけ接続点が手前に出ますので本体ケースカバーを装着していてUSBが差しづらくなっている場合では逆にUSBケーブルが差しやすくなると思います。
データ通信にも対応しているので他のケーブルを使用する必要もないため、Tabletのような機器におすすめです。

最後に

各Android OSバージョンでの比較ができればとXperia ZL2 SOL25やXperia Z4 Tablet SOT31でも計測を行いましたが、SOL25はバッテリー劣化の影響からか測定値が10mAごとに徐々に減少していく事象(時間がけいかするほど最小値が減少)が発生し、SOT31はAndroid OS 7.0にアップデート後に計測できなくなる事象が発生しました。
ZOL25の方は、バッテリー残量表示も信用できないような状況でいきなり60%から1%に減ってしまったりします。
満充電(100%)になっているにもかかわらず充電中の状態で長時間放置を幾度か行ってしまったためバッテリーが劣化してしまったのだと思います。
そのため、どちらも計測は断念しました。

今回購入した充電器Anker PowerPort Speed 2は、パートナーと1ポートずつ使用してマグネット充電ケーブルを使った充電用に使用し、追加でUSB Microコネクタを購入すれば、Xperia Z4 Tablet SOT31とXperia ZL2 SOL25の充電が可能になります。
このXperia両機種ともにUSB Microである点と本体USBポートの位置が本体側面であることからマグネット充電ケーブルの抜き差しが容易です。
所持していたAnker PowerPort+ 1にてXperia XZs SOV35の充電もしくはモバイルバッテリーRAVPower RP-PB043とGoal Zero Venture30の充電用に使用しようと思います。
常時携帯用にはこれまで通りGoal Zeroを使用し、RAVPower RP-PB043に付属していたUSB-Cアダプタを使用すればXperia XZs SOV35へ充電が可能になりました。
RAVPower RP-PB043は万が一の際や旅行用に使用し、通常は自宅での充電機器として使用することにします。

1.5Aでの充電ができていればTabletやノートパソコンでない限り、寝ている間に充電できるでしょうから通常は問題ないはずです。
寝ている間に充電した場合に問題になるのが過充電です。
バッテリーの寿命は間違いなく短くなります。
最近では過充電防止機能を搭載しているものもあります。
Xperia XZs SOV35の場合は、「いたわり充電」機能があります。
これは、充電をやめる時間を記憶し、その時間に充電が完了するようにする機能のようです。
SOL25ではバッテリー寿命は2年もちませんでした。SOV35では2年で機種変更するのがお得なプランなので、目標2年です。
RAVPowerでSOV35を充電しているのはこの目標のためでもあります。

2017.8.12 追記

Xperia Z4 Tablet SOT31を初期化するとAndroid OS 7.0でセットアップされますが、この場合、Ampereアプリが正常に計測できるようになりました。
内部的にはそういう処理がされていると思っていたのですが、もしかするとAndroid OS 6.xからアップデート後にAmpereアプリを再インストールするだけでもよかったのかもしれません。
計測できるようになったので充電ケーブル検証の箇所だけXperia Z4 Tablet SOT31を追加しました。

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