手机电量到底咋算的?

作者: 刘丢丢

来源: 果壳

发布日期: 2022-10-25 16:00:35

本文探讨了手机电量显示的原理及其带来的电量焦虑问题,分析了电量显示的误差来源和厂商的应对策略,以及电池技术对手机设计的影响。

手机还剩 20% 的电量,发了两条语音,自动关机了,难道我的手机充满电只能发十条语音?电动车显示还剩 10% 电量,蹭了不到一百米,直接抛锚了,难道我的车满电续航只有一公里?电量焦虑这个事情就像中年危机,越看越焦虑,越焦虑就越想看。

在苹果最新的 iOS 16 中,阔别五年的 iPhone 百分比电量显示又回来了。今天更新的 iOS 16.1 正式版做了优化,在电量数值减少的同时,电池图标也会同步变化。对于这样的“回归”,不少用户大呼“缺德”——悬在手机顶上的百分比,就像定时炸弹的倒计时,自带脑补音效,时刻提醒着你“该充电了”。

这个让你焦虑的“百分比”,叫 SoC(State of Charge,荷电状态),代表电池剩余容量和实际容量的比值。手机(或者电动车)还剩多少电,是无法直接测量获得的,得通过测量电压和电流,再估算获得。所以电池剩余电量是靠它自己蒙的?电量显示,本是一场“骗局”。

通常,手机上显示的“满电”状态,并不是电池真的充不进电——厂商会给电池定义充电截止电压和放电截止电压:常见的一种情形是,1% 的电竟然能用很久,这可能是工程师想让你尽早充电,以免电量真被耗尽,损伤电池。

有多种测量方法可以“蒙”出 SoC 值。常用的比如库仑计(也称安时积分法)——统计使用过程中的电流情况。简单来说,在电池里安装一个计量芯片,不同电流产不同的压差,芯片通过对变化的电流和时间进行积分,得到用户使用时的电量,便能得到剩余电量。这种测量方式的弊端在于它是一个开环的估算系统,不具备对初始值误差的矫正能力和对由噪声、测量偏差导致的误差的调整能力。

厂商焦虑,用户也焦虑;硬件焦虑,软件更焦虑。屏幕显示和通信模块是影响智能手机功耗的最关键因素。在功能机时代,手机屏幕小,更不用提追求高刷新率、高分辨率、广色域等特性。大部分功能机都能达到几天的续航,一些以长续航为卖点的机型,续航更是能达到数月。换个视角,其实是电池塑造了我们手机的模样。

电量焦虑的“心态问题”,最终要靠电池技术的发展。电池技术是个极其复杂的问题,要考虑电池寿命、安全性、效率、成本等各种因素,只靠增加能量密度解决不了问题。电池充放电的本质是离子在正负极之间定向运动,它在与电解液中的物质发生化学反应时是有消耗的(还会受温度影响)。电池被造出来的那一刻,寿命就在减少,即便放着不用,也有损耗。每个人的手机使用习惯不同,也会影响实际耗电速度。

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