如果你身边有人在玩手机时突然惊叫着站起来

并快速冲向电源

请不要惊讶

很可能是因为

他的手机发出提示

——

即将关机


有朋友好奇

为什么有的手机

在剩余1%的电量时

还能游刃有余

而有的

很快就进入关机状态

其实

手机所显示的剩余电量

并不是精确的

电池剩余电量

想要弄清楚这一点

要先说一说

手机电量是怎么回事

手机怎么知道

还剩多少电?

我们都知道,手机电池之所以能供电,靠的是电池中发生的化学反应。从理论上来说,我们只要测量一下反应物还剩多少,就能精确知道还剩多少电量了。

这个过程听起来就像测一测水箱里还有多少水一样简单,但实际上非常困难。现在的手机是没有办法直接测量电池内部的反应物多少的,只能通过检测电路中的一些参数,对手机电量进行推测。

所以我们看到手机上显示的剩余电量其实是一个推测值。

手机需要检测的电池参数非常多,在这里主要介绍两个跟手机推测剩余电量有关的参数。

电压

如果你在网上搜手机电池,可能会看到很多电池上标注了一个参数——标准电压(也有写作“标称电压”的),这个电压一般在3.7V上下,但实际上手机中的锂电池在工作时,并不是从头到尾一直稳定地输出这个电压。

锂电池标注的标准电压(图片来源:某网店截图)

比如,这张图片显示的就是某型号的锂电池在放电过程中的电压变化情况。在刚刚开始放电的时候,电压接近4.2V,在电池放电将结束时,电压迅速下降。

所以,手机也可以通过检测内部的电池电压变化,来判断电量的多少。比如,可以定义电池电压4.2V时候为满电状态,即100%,定义3.3V时候为电量耗尽状态,即0%,这时候手机就自动关机了(一般手机很少会真的把电池电压用到3V)。

基于这样的曲线,手机就可以向我们显示剩余电量了。这个方法听起来很简单直接,但是也会有一些问题。

最明显的一个问题是,在使用过程中,电压的下降并不是一个线性过程,从图中的曲线也能看出来,在电量快要用尽的时候,电池电压下降得比较快。如果严格按照这个曲线来显示,可能电量会突然从15%掉到0%,这可能会带来很多麻烦。

不过这个问题还算比较好解决的,只要对显示的数据进行一些修正就可以。除此之外,光靠电压判断电量还会面临一个问题,那就是它会受到很多因素的影响。

比如,在不同工作电流的条件下,电压下降的曲线也是不同的。不同工作电流的条件下,电池的放电曲线不同,我们称之为倍率性能,下面图片中就是在不同倍率条件下,电池电压的下降情况。

假如现在正在用手机聊天,电池工作电流比较小,根据当前的情况估出一个剩余电量就可能偏高。而当你打开手机游戏,手机工作电流将变大,手机重新估算之后,会发现剩余电量没有那么高了,显示的电量就可能会变来变去。

因此,除了检测电池电压,手机可能还需要检测其它参数。

电荷

在很多手机的内置芯片中有一种叫做库仑计的东西,它能帮手机更精确地判断剩余电量。

虽然很多人已经把高中电学知识还给物理老师了,但相信大家对“毫安时”这个单位并不陌生,毕竟手机电池容量都是用毫安时(mAh)做单位的。一般说来,毫安时越大,储存的电荷量就越多。

“库仑计”名字中的“库伦”也是电荷量的单位,库仑计能够检测电池在使用的过程中释放出了多少电荷。用电池能够储存的电荷量减去已经消耗的电荷量,就能知道还剩多少电了。

在库仑计的帮助下,手机也能够做出更加准确的电量预测,但即便如此,依然会存在误差。所以,我们看到的剩余电量只是一个估算值,并不是精确值。

产品考量

既然预测手机电量会存在误差,不同的手机厂商也会有自己的考虑。

比如,有些厂商会考虑到,既然电池电量估测并不那么精确,干脆让手机尽早显示1%,这样一来,可以让用户尽早给手机充电,避免造成不必要的麻烦。

而且,在电量快耗尽的时候,很多手机也会自动进入低电量模式,调低屏幕亮度,停止后台不重要的程序运行,这些都会让最后的1%显得更加耐用。

还有一些厂商,采取的策略就是在电量进入2%的时候,让你进行一次30秒冲刺,冲向充电器。

因此,有的手机1%电量能用很久,而有的手机2%只能用30秒,并不具有可比性,不能说谁最后的电量更抗用。