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筆記本電腦是一直插著電源好,還是應該每次等電池用沒電再充好?

如果大家不怕麻煩,為了達成多用一段時間的電池的「崇高」目標,應該不要一直插著電源。這的確會縮短電池壽命,儘管不大。這是為什麼呢?秉承把原理說清說透的一貫羅嗦標準,我還是要從頭說起。文章最後有些不插電問題缺點的討論,別錯過哦。


筆記本電池是什麼?

現代筆記本電池都是智能電池,包括蘋果MacBook,儘管它不好拆卸(不是不可以拆卸)。

很多筆記本電池是由幾個電芯+一塊控制板組成。

筆記本電腦是一直插著電源好,還是應該每次等電池用沒電再充好?

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MacBook的儘管不是這麼low,結構原理也差不多:

筆記本電腦是一直插著電源好,還是應該每次等電池用沒電再充好?

所有的鋰電池都帶有自我保護電路。一個最簡單的保護電路至少需要包含以下這些要素:

筆記本電腦是一直插著電源好,還是應該每次等電池用沒電再充好?

Protection IC: 帶有雙向充電和放電保護,在過充或者過放時斷開電路,以策安全。

Fuse: 在緊急時刻熔斷電流,是最後一道保險。

有些筆記本電池真的就是真么簡單。而大部分主流筆記本除了這些還有Smbus控制器和選配的充電控制器(charger)。而Macbook的稍微複雜一點:

筆記本電腦是一直插著電源好,還是應該每次等電池用沒電再充好?

注意圖中幾個紅字,它們三個晶元構成了電池控制的核心。最右面兩個是保護晶元,而bq20z80是智能電池管理晶元,德州儀器出產。我把它的鏈接放在擴展閱讀1里,感興趣的同學可以仔細研究一下。它集成了smubus控制器、Charger和庫侖計。它有Flash,有固件,可以跑code。


誰在控制充放電?

看了前面的描述,心急的朋友一定會脫口而出,智能電池自己唄,TI的bq20z80難道是吃乾飯的?這隻能說部分正確。

如果我們仔細閱讀智能電池標準(擴展閱讀2),我們就會對智能電池充電控制器Charger是選配的,有些智能電池並不含有Charger。而有Charger的Macbook電池和大部分Windows筆記本電腦,Charger也只是通過Smbus匯流排報告它「想要」的充電電壓和充電電流(ChargingVoltage()和ChargingCurrent())。一個神秘的人在背後操縱著一切,它聽取智能電池的報告,並結合自己的小算盤來為筆記本充電。那麼問題來了,這個神秘的黑手到底是誰?

是BIOS嗎?答案是否定的,BIOS只有在CPU上電的時候開始在CPU上運行,而充放電則需要關機、開機和運行時都要工作,是個和CPU無關的自洽系統。排除所有的不可能,真相只有一個

筆記本電腦是一直插著電源好,還是應該每次等電池用沒電再充好?

那就是EC。EC(Embed Controller),它是一個16位的小晶元,它與伺服器中的BMC類似,掌控筆記本電腦的方方面面。它最早脫胎於筆記本的鍵盤控制器,現在筆記本上諸多特色功能,背後都有它的身影。充電指示燈為什麼會亮?EC在合適的時間讓它亮;風扇為什麼狂轉?EC覺得你的CPU太熱了;各種功能鍵和上面的小燈也是它的功勞。甚至關機後EC還在不知疲倦的工作,它的特色功能也是筆記本廠商要發力的重點。

正是EC,它在幕後掌控著充放電過程。操作系統對電池狀態的了解也通過BIOS報告的EC ACPI Method來和EC溝通。


充電策略和電池老化

儘管鋰電池技術還在演進,但是充電技術已經相對穩定。儘管不同廠家有自己的小技巧,總的還是基本不變的:

筆記本電腦是一直插著電源好,還是應該每次等電池用沒電再充好?

來源:batteryuniversity.com

儘管鋰電池壽命一般用充放電次數來衡量,但一直插著電源,並不會大幅減少充放電次數。原因一是EC和Charger並不會那麼傻,不會100%一直衝,一般有個閾值,例如96%等才開始沖。而是整個充放電次數是Full Charge,即完整一次充放電,而96%到100%並不算。

既然對充放電次數影響不大,那麼為什麼還不能一直插著電?因為會加速電池老化。正如弓弦一直張著會讓弓弦鬆弛一樣,引用batteryuniversity.com的一句話(參考資料3):


Besides selecting the best-suited voltage thresholds for a given application, a regular Li-ion should not remain at the high-voltage ceiling of 4.20V/cell for an extended time. The Li-ion charger turns off the charge current and the battery voltage reverts to a more natural level. This is like relaxing the muscles after a strenuous exercise.

那麼什麼是正確的電池保養姿勢呢?根據電池大學數據:

筆記本電腦是一直插著電源好,還是應該每次等電池用沒電再充好?

來源:batteryuniversity.com

在65%到75%之間反覆充放電時間最長!我們完全可以在電池充電策略里改成這樣,來延長電池壽命。


結論

看到最後bullshit結果,我能說一句好麻煩嗎?電池使用的不是供起來的,現代筆記本不能夠做傳家寶,3-4年後就應該考慮換掉了。當然也可以光換掉電池,不過這裡需要提醒的,EC對電池可不只充電,為了保護大家不被假冒偽劣電池影響而發生危險(別打我,筆記本廠商說的),很多筆記本廠商還「貼心」地幫忙驗證電池的「正宗性」。通過Smbus的認證過程很簡單,分分鐘就可以讓你的廉價電池不能充電。購買需謹慎。

還要提醒為了讓電池多用幾天而不辭辛苦的同學,不插電,筆記本性能會下降。儘管我們可以調整電源管理策略,試圖給筆記本打雞血。但EC在發現筆記本電池小水管供不上幾個耗電大戶的需求時,為避免黑屏重啟這種不愉快的事情發生,會主動限頻的。尤其是遊戲本在玩遊戲的時候,還是插著電源吧。

電池過放電對電池影響很大,過久的過放電池需要重新激活,十分麻煩。當然零電不是過放,零點後再空置一段時間後就可能過放。朋友們一定注意。


擴展閱讀:

[1]: http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/slus681b/slus681b.pdf

[2]: http://sbs-forum.org/specs/sbdat110.pdf

[3]: https://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries

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