如果你身邊有人在玩手機的時候突然驚叫著站起來,瘋也似的沖向充電器,他很可能是一位華為用戶,他的手機屏幕上正顯示著電量“死亡 30 秒”的倒計時。
“30 秒倒計時”是華為手機在電量進入 2%的時候會跳出的功能,如果 30 秒內沒有插上充電器,手機就會自動關機。
圖片來源:手機截圖
而如果是蘋果手機用戶,情況就大不相同瞭,在電量 1%的時候,也可以不慌不忙地回幾條消息,慢悠悠地摸出充電線,不慌不忙地插在手機上。
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為什麼蘋果手機最後 1%的電量這麼耐用,而華為手機最後的 2%電量就隻能撐 30 秒?
其實,這是一個誤解,手機所顯示的剩餘電量,並不是精確的電池剩餘電量。想要弄清楚這一點,我們要先說一說手機電量是怎麼回事。
手機怎麼知道還剩多少電?
我們都知道,手機電池之所以能供電,靠的是電池中發生的化學反應。從理論上來說,我們隻要測量一下反應物還剩多少,就能精確知道還剩多少電量瞭。
這個過程聽起來就像測一測水箱裡還有多少水一樣簡單,但實際上非常困難。現在的手機是沒有辦法直接測量電池內部的反應物多少的,隻能通過檢測電路中的一些參數,對手機電量進行推測。
所以我們看到手機上顯示的剩餘電量其實是一個推測值。
手機需要檢測的電池參數非常多,在這裡主要介紹兩個跟手機推測剩餘電量有關的參數。
電壓
如果你在網上搜手機電池,可能會看到很多電池上標註瞭一個參數——標準電壓(也有寫作“標稱電壓”的),這個電壓一般在 3.7V 左右,但實際上手機中的鋰電池在工作時,並不是從頭到尾一直穩定地輸出這個電壓。
鋰電池標註的標準電壓(圖片來源:某網店截圖)
比如,這張圖片顯示的就是某型號的鋰電池在放電過程中的電壓變化情況。在剛剛開始放電的時候,電壓接近 4.2V,在電池放電將結束時,電壓迅速下降。
某型號鋰電池放電電壓變化,圖片來源:參考資料1
所以,手機也可以通過檢測內部的電池電壓變化,來判斷電量的多少。比如,可以定義電池電壓 4.2 V 時候為滿電狀態,即 100%,定義 3.3 V 時候為電量耗盡狀態,即 0%,這時候手機就自動關機瞭(一般手機很少會真的把電池電壓用到 3 V)。
基於這樣的曲線,手機就可以向我們顯示剩餘電量瞭。這個方法聽起來很簡單直接,但是也會有一些問題。
最明顯的一個問題是,在使用過程中,電壓的下降並不是一個線性過程,從圖中的曲線也能看出來,在電量快要用盡的時候,電池電壓下降得比較快。如果嚴格按照這個曲線來顯示,可能電量會突然從 15%掉到 0%,這可能會帶來很多麻煩。
不過這個問題還算比較好解決的,隻要對顯示的數據進行一些修正就可以。除此之外,光靠電壓判斷電量還會面臨一個問題,那就是它會受到很多因素的影響。
比如,在不同工作電流的條件下,電壓下降的曲線也是不同的。不同工作電流的條件下,電池的放電曲線不同,我們稱之為倍率性能,下面圖片中就是在不同倍率條件下,電池電壓的下降情況。
不同倍率條件下電池電壓變化,圖片來源:Lithium-ion Battery DATA SHEET ,Battery Model : LIR18650 2600mAh(EEMB Co., Ltd.)
假如現在正在用手機聊天,電池工作電流比較小,根據當前的情況估出一個剩餘電量就可能偏高。而當你打開手機遊戲,手機工作電流將變大,手機重新估算之後,會發現剩餘電量沒有那麼高瞭,顯示的電量就可能會變來變去。
因此,除瞭檢測電池電壓,手機可能還需要檢測其它參數。
電荷
在很多手機的內置芯片中有一種叫做庫侖計的東西,它能幫手機更精確地判斷剩餘電量。
雖然很多人已經把高中電學知識還給物理老師瞭,但相信大傢對“毫安時”這個單位並不陌生,畢竟手機電池容量都是用毫安時(mAh)做單位的。一般說來,毫安時越大,儲存的電荷量就越多。
“庫侖計”名字中的“庫倫”也是電荷量的單位,庫侖計能夠檢測電池在使用的過程中釋放出瞭多少電荷。用電池能夠儲存的電荷量減去已經消耗的電荷量,就能知道還剩多少電瞭。
在庫侖計的幫助下,手機也能夠做出更加準確的電量預測,但即便如此,依然會存在誤差。所以,我們看到的剩餘電量隻是一個估算值,並不是精確值。
產品考量
既然預測手機電量會存在誤差,不同的手機廠商也會有自己的考慮。
比如,有些廠商會考慮到,既然電池電量估測並不那麼精確,幹脆讓手機盡早顯示1%,這樣一來,可以讓用戶盡早給手機充電,避免造成不必要的麻煩。
而且,在電量快耗盡的時候,很多手機也會自動進入低電量模式,調低屏幕亮度,停止後臺不重要的程序運行,這些都會讓最後的1%顯得更加耐用。
圖片來源:手機截圖
而還有一些廠商呢,采取的策略就是在電量進入 2%的時候,讓你進行一次 30 秒沖刺,沖向充電器。
所以,蘋果的 1%電量能用很久,華為 2%隻能用 30 秒,並不具有可比性,不能說誰最後的電量更抗用。
1%電量之下的應急模式
雖然華為的“死亡 30 秒”看起來很可怕,但是在 2022 年 9 月 mate 50 發佈時候,華為也增加瞭一項“聚能泵”技術,讓手機在 30 秒倒計時結束後進入應急模式而不是直接關機。在應急模式下,仍然可以通話十幾分鐘,進行幾次掃碼操作,以解燃眉之急。
這項技術剛出現的時候,有些人認為這稱不上什麼新技術,隻是手機故意藏著一部分電不顯示。但隨後,越來越多的測評出現瞭,發現手機並不是把電量藏起來。
測評發現,一般安卓手機電壓在 3.3 V 左右就無法維持手機正常運行瞭,隻能自動關機。“聚能泵”技術能在電池電壓低於 3.3V 之後,繼續用低壓為手機供電,榨出電池的最後一點電用來應急。
這也緩解瞭“死亡 30 秒”倒計時帶來的緊張感,也給華為最後 2%電量的“抗用性”上扳回一分。
不過話說回來,為瞭電池健康著想,還是不建議大傢把手機用到沒電再來充,在電量用到 50%左右,就可以給手機充上電瞭。
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