为什么手机最后1%的电可以用很久？

如果你身边有人在玩手机的时候突然惊叫着站起来，疯也似的冲向充电器，他很可能是一位华为用户，他的手机屏幕上正显示着电量“死亡 30 秒”的倒计时。

“30 秒倒计时”是华为手机在电量进入 2%的时候会跳出的功能，如果 30 秒内没有插上充电器，手机就会自动关机。

图片来源：手机截图

而如果是苹果手机用户，情况就大不相同了，在电量 1%的时候，也可以不慌不忙地回几条消息，慢悠悠地摸出充电线，不慌不忙地插在手机上。

为什么苹果手机最后 1%的电量这么耐用，而华为手机最后的 2%电量就只能撑 30 秒？

其实，这是一个误解，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，我们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 左右，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。

某型号锂电池放电电压变化，图片来源：参考资料1

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 4.2 V 时候为满电状态，即 100%，定义 3.3 V 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 3 V）。

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。

不同倍率条件下电池电压变化，图片来源：Lithium-ion Battery DATA SHEET ，Battery Model : LIR18650 2600mAh（EEMB Co.， Ltd.）

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。

图片来源：手机截图

而还有一些厂商呢，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。

所以，苹果的 1%电量能用很久，华为 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。

1%电量之下的应急模式

虽然华为的“死亡 30 秒”看起来很可怕，但是在 2022 年 9 月 mate 50 发布时候，华为也增加了一项“聚能泵”技术，让手机在 30 秒倒计时结束后进入应急模式而不是直接关机。在应急模式下，仍然可以通话十几分钟，进行几次扫码操作，以解燃眉之急。

这项技术刚出现的时候，有些人认为这称不上什么新技术，只是手机故意藏着一部分电不显示。但随后，越来越多的测评出现了，发现手机并不是把电量藏起来。

测评发现，一般安卓手机电压在 3.3 V 左右就无法维持手机正常运行了，只能自动关机。“聚能泵”技术能在电池电压低于 3.3V 之后，继续用低压为手机供电，榨出电池的最后一点电用来应急。

这也缓解了“死亡 30 秒”倒计时带来的紧张感，也给华为最后 2%电量的“抗用性”上扳回一分。

不过话说回来，为了电池健康着想，还是不建议大家把手机用到没电再来充，在电量用到 50%左右，就可以给手机充上电了。

参考文献

[1]https://www.richtek.com/Design%20Support/Technical%20Document/AN024

[2]Lithium-ion Battery DATA SHEET ，Battery Model : LIR18650 2600mAh（EEMB Co.， Ltd.）

[3]测评视频https://www.bilibili.com/video/BV1b84y117yr/?vd_source=4de26bbe48ce5be01ed7193227fe526f

本文来自微信公众号：科普中国（ID：Science_China），作者：科学边角料，审核：周晓亮（北京交通大学物理学实验室高级工程师）

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