Ноутбуки, как известно, плохо питаются от батарей. Хосту требуется поток бесперебойного питания, но взамен он предлагает плохую рабочую среду. В результате батарея не может обеспечить обещанное время работы, и обслуживание прерывается, часто без предварительного уведомления. В этой статье мы обращаемся к несчастливому браку между хостом и батареей и исследуем причины, по которым батарея разряжается быстрее, чем в других портативных устройствах.

Какая лучшая батарея для ноутбуков?

Перед батареями для ноутбуков стоит уникальная задача - они должны быть небольшими и легкими. Фактически, аккумулятор ноутбука должен быть невидимым для пользователя и обеспечивать достаточно энергии, чтобы выдержать пятичасовой перелет из Торонто в Ванкувер. На самом деле типичный аккумулятор ноутбука обеспечивает всего около 90 минут работы. Многие пользователи жалуются на гораздо более короткое время работы.

Производители компьютеров не решаются добавлять батарею большего размера из-за увеличения размера и веса. Недавний опрос показал, что, учитывая возможность большего размера и большего веса для более длительного времени работы, большинство пользователей согласятся на то, что предлагается сегодня. Хорошо это или плохо, но мы научились мириться с малой продолжительностью работы ноутбука.

Плотность энергии современных батарей увеличивается примерно на 10% в год. Однако преимущество лучшей производительности аккумулятора съедается более высокими требованиями к мощности ноутбуков. Это приводит к тому же времени работы, но более мощным ноутбукам.

Рисунок 1: Net runtime. 
Плотность энергии современных батарей увеличивается примерно на 10% в год. Этот выигрыш компенсируется потребностью в лучшей производительности ноутбука. Время выполнения осталось прежним.

За последние несколько лет батареи улучшились с точки зрения плотности энергии. Но любое преимущество более высокой производительности батареи съедается более высокими требованиями к мощности ноутбуков. Эта тенденция продолжается, и в результате будет такое же время автономной работы, но более мощные ноутбуки.

Большинство ноутбуков работают от литий-ионных аккумуляторов. Этот химический состав имеет высокую плотность энергии и легкий. На горизонте не может быть прорыва чудо-батареи, которая обеспечила бы большую мощность, чем нынешняя электрохимическая батарея.

Топливные элементы, когда они доступны, будут обеспечивать непрерывный поток энергии, позволяя заменять пустые топливные картриджи. К сожалению, до появления коммерческих топливных элементов для ноутбуков и других портативных устройств еще несколько лет. Мощность, размер и стоимость остаются самыми большими препятствиями. Первые топливные элементы будут работать больше как портативное зарядное устройство, чем как замена батареи. Топливные элементы, используемые в настоящее время, испытывают трудности с обеспечением самопроизвольной высокой мощности по запросу. 

Время автономной работы ноутбука зависит от активности компьютера. Базовые функции, необходимые компьютеру, чтобы выжить, потребляют меньше энергии, чем, например, чтение, запись, вычисления и поиск файлов. Производители предпочитают использовать время простоя при указании времени выполнения. 

Аккумулятор ноутбука из-за нагрева стареет быстрее, чем в других приложениях. Во время использования внутренняя температура ноутбука повышается до 45 ° C (113 ° F). Сочетание высокой температуры и полного заряда способствует окислению клеток, состояние, которое нельзя изменить, если оно присутствует. Ожидаемый срок службы батареи при работе при высокой температуре составляет половину по сравнению с работой при более умеренных 20 ° C (68 ° F) или ниже. Также усугубит ситуацию и оставить ноутбук в припаркованной машине под жарким солнцем. Все батареи постоянно теряют емкость из-за повышенных температур, но литий-ионные аккумуляторы страдают больше, чем другие батареи. 

Некоторые японские производители компьютеров представили ряд субноутбуков, в которых батарея установлена ​​снаружи и является частью корпуса. Такая конструкция увеличивает срок службы батареи, так как батарея хранится при комнатной температуре. Некоторые модели оснащены батареями разных размеров для удовлетворения различных требований пользователей.

Литий-ионный аккумулятор хорошо подходит для пользователей ноутбуков, которые постоянно переключаются с фиксированного питания на использование батареи. Этот шаблон пользователя типичен для тех, кто работает в сфере продаж, обслуживания и медицины. Вот почему:

В случае никелевых аккумуляторов зарядное устройство полностью заряжается каждый раз, когда портативное устройство подключается к фиксированной мощности. Батарея заряжается до тех пор, пока не будет получен сигнал о том, что батарея полностью заряжена. Этот сигнал имеет форму изменения напряжения или повышения температуры. Из-за медленной реакции происходит необратимая потеря емкости, вызванная перезарядкой и повышенной температурой. Литий-ионный заряжается только при низком напряжении.

Как откалибровать аккумулятор

Большинство аккумуляторов для ноутбуков «умные»; это означает, что они знают, сколько энергии осталось. Такая функция имеет определенные преимущества, но показания часто неточны. Ноутбук может показывать 30 минут оставшегося времени работы, когда экран внезапно гаснет. Вот почему:

По мере использования и времени между химической батареей и цифровой схемой датчиков возникает ошибка отслеживания. Наиболее идеальное использование «умной» батареи с точки зрения точности указателя уровня топлива - это полная зарядка с последующей полной разрядкой при постоянном токе. В таком случае ошибка отслеживания будет менее 1% за цикл. Однако в реальной жизни аккумулятор может разряжаться всего за несколько минут, а нагрузка может сильно различаться. Длительное хранение также способствует возникновению ошибок, поскольку схема не может точно компенсировать саморазряд. В конце концов, истинная емкость аккумулятора больше не синхронизируется с указателем уровня топлива, и потребуется полная зарядка и преднамеренная полная разрядка для «повторного обучения» или калибровки аккумулятора. 

Не существует стандартов, определяющих, что представляет собой полностью заряженная и полностью разряженная батарея. Литий-ионные блоки считаются полностью заряженными, когда достигается ограничивающее напряжение (4,20 В / элемент) и ток насыщения снижается до 3% от номинального значения (50 мА для элемента 1700 мАч). Некоторые зарядные устройства используют 5% и 8% в качестве критериев готовности.) Полная разрядка происходит, когда уровень заряда элемента достигает 3 В на элемент или ниже. При таком уровне напряжения оставшаяся емкость аккумулятора составляет от 3 до 10%. Современные батареи настраиваются на более низкое напряжение отключения при высоких токах нагрузки и включают температурную компенсацию. 

Для калибровки батареи необходима полная зарядка и разрядка. Одно без другого не является калибровкой. Проблема возникает, если аккумулятор после непродолжительного использования заряжается без возможности полного разряда. Время от времени может потребоваться принудительная разрядка до «разряда батареи». 

Что произойдет, если калибровка батареи не будет выполнена? Можно ли использовать такую ​​батарею по секрету? Большинство «умных» зарядных устройств подчиняются требованиям химических элементов, а не электронной схемы. В этом случае аккумулятор будет полностью заряжаться независимо от настройки указателя уровня топлива и будет работать нормально, но цифровые показания будут становиться все более неточными. Если не исправить, указатель уровня топлива просто станет неприятностью. Cadex Electronics производит «умные» зарядные устройства и анализаторы аккумуляторов, которые способны калибровать «умные» аккумуляторы.