如何使用笔记本电脑锂离子电池.doc

本文由amy_lover_贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 如何使用笔记本电脑锂离子电池 根据有关方面预测， 笔记本电脑的销售量正以每年 19%的速度增长。 Gartner 公司的分析师认 为，2010 年将是笔记本电脑最终战胜台式个人电脑的转折点。当前随着笔记本电脑的价格下 降，越来越多的朋友拥有了“本本” ，而相关其电源的使用特别是充电电池的使用和保养 也更值得关注了。那么，如何使用和合理保养笔记本电池，以及如何采用电源管理才能最大 限度地发挥电池的功效、延长电池的寿命？ 特别是时值今日，笔记本电池已经基本完成了从镍氢电池到锂离子电池的过渡，人们对锂离 子电池的认识并不统一、 “仁者见仁、智者见智” ，尤其是网络上大家更是各执一词、争论颇 多，令人迷惑，其中也的确存在不少误区或不当的情况。鉴于此，笔者查阅了大量资料并进 行了总结，为关注这方面的人士提供参考。 首先，鉴于各个厂家对各自笔记本电脑的电源管理设置、锂离子电池的使用和保养要求会有 所不同，建议在使用笔记本电脑之前认真阅读随机附带的使用说明书，然后参考本文下面的 观点来选择适合自己的使用方法。 笔记本锂离子电池需要定期“活化” 有不少人认为新购入笔记本电脑首次使用锂离子电池时要充电 8 小时12 小时以上， 然后耗 光电量后再充电， 如此重复 3 次以便电池 “激活” 把全部容量唤醒而达到最佳使用状态。 对于上述观点批评者指出，这沿用了过去镍氢电池的使用方法，是个误解。虽然刚造出来锂 离子电池是没有电的，但生产厂家在笔记本电脑出厂之前，必须对锂离子电池模块进行“激 活” 要在电池没有保护电路的情况下经过 3 次充放电处理(充电到最高电压， 然后放电到 最低电压)，然后电池就基本上很稳定了。为了避免自然损耗给电池带来损害(库存时间较长 的电池容量也有可能几乎没有)，笔记本电池出厂时往往都带有少许电量。 另外，笔记本电脑电池实际上是一块封装好的电芯组，一般由塑料外壳、电芯组及保护电路 三部分组成，目前大多数笔记本(电池)都有完善的电源管理电路和充电管理体系，带有过充 放电保护电路只要充满电后控制电路即可自动切换到断路状态(这时笔记本如果带有充 电指示灯的话就会熄灭或显示饱和状态)，避免电池的过度充电(overcharging)。因此，长时 间给电池充电没有实际意义。 建议： 新购入、长时间不用或长时间保存后的笔记本锂离子电池，为了避免电池“活性”减少，建 议在正常使用的同时进行自然“活化”进行 1 次3 次完全充放电。一次完全充放电的 方法是先单独使用电池供电并耗电到 3%左右或者直接消耗到关机(有的厂家提示首先在 BIOS 中关闭节能选项，然后对 Windows“电源使用方案”的所有选项都选“从不” ，把“报警”选 项全部取消选择，当电量剩 3%左右时即重启电脑，最后进入 BIOS 再耗电到关机)，再将电池 完全充满电。该方法也同样适用于电池容量定期校正。另外，在平常使用电池时，为了避免 锂离子电池可能存在的“记忆效应” ，建议每一两个月对电池进行一次完全充放电，以保持电 池的活性和进行电力校正。如果说明书上有特别说明，参考说明书进行操作即可。 外接电源时是否拔下电池可视情况而定 目前各大品牌厂商都已经考虑到电池的易损性而增加了对电池的保护技术，在连接和使用外 部电源时， 对于刚充满电的电池， 只要电池电量未降到某个控制点(例如部分 IBM 机型设置为 95%，HP、富士通机型有 90%、康柏有 92、东芝有 94等)，在充电控制芯片的作用下也不 会对电池进行充电。 当电池电量降至控制点以下时(通过自然放电一般需要 2 周以上达到 90%、 95%的电量水平)，电池才会被充电(直至 100%为止)。这种设计显然是为了避免频繁充电、延 长电池寿命。上面也提及过保护电路使得“过度充电”也不会发生。因此，电池长期安装在 电脑上并不会导致电池反复主动充电除非使用者无意中频繁改换使用电池/外部电源的 状态。当然，对个别稍早的产品来说情况可能不一样，但只要电池电量 100也不会给电池 充电。 有人提出笔记本电脑使用时产生的热量可能会影响电池寿命，所以不常用时要取下电池。从 高温对电池(特别是饱和充电状态)的损耗较大的角度来看，似乎有道理。不过观察一般笔记 本电脑电池的安装位置，基本是和发热较多的部件间保持距离的，生产厂家已经从设计上尽 量减少了影响。 建议： 在平常基本不使用电池供电的情况下， 如果从保护数据资料的安全角度考虑就不要取下电池。 特别是当你所在地区的电压或电力不太正常的情况, 某些厂商和有过教训的朋友提出“不要 卸下电池”的忠告原因是在突然断电的情况不仅危及你正在处理的工作数据，甚至可能 会因为没有电池的保护而烧坏某些电脑的主板。不过，从电池保养和节省的经济角度来考虑 的，可以取下电池妥善保存(方法将在后面介绍)原因之一是高温环境加上电脑自生热度 对电池损耗较大。 尽量少用电池以及注意合理充放电 影响锂离子电池寿命的因素包括电池充放次数、使用环境温度、电池保存方法等，单纯减少 电池的使用次数来延长寿命是不够的。锂离子电池在生产线上装配完毕前后生命时钟就已启 动其老化过程也不会因搁置不用而停止，不管怎样使用寿命会在数年内结束。也就是说 随着时间的推移，无论如何科学地保养，电池都会老化衰减，只不过注意保养是为了避免早 衰。 锂离子电池的寿命主要是指其充放电次数，一般只有 300 次600 次，个别产品可超过 800 次笔者认为这里的“次数”应该指充分充电/放电的周期数“循环寿命(cycle life)” ， 与大家通常所说的放电深度低的“充放电”次数不能视为等同。也就是说“随用随充”的情 况，其可用“次数”可能要大得多。有人讲的“外接电源进行充电时每次外接电源接入就相 当于给电池充电一次” ，这“一次”不应该指一次“循环寿命” 。 为什么这么讲呢？有一组有关锂离子电池循环寿命的数据： 10%: 循环寿命1000 次； DOD DOD 100%: 循环寿命200 次。可以看出，可充电次数和放电深度(DOD: depth-of-discharge)有 关，DOD 10%时的循环寿命要比 DOD 100%的要长很多。不过折算实际充电的总电量相对数值 的话：10%1000=100，100%200=200，完全充放电方面高一倍，说明对电池的利用率高。 锂离子电池的放电深度对循环寿命的影响方面，类似的测试数据还有如下的情况： 图 1 锂离子电池的放电深度 DOC 对充放电循环寿命的影响(50) （略） 数据参考来源：NTT BTI 图 2 锂离子电池的充电状态对充放电循环寿命的影响。 （略） 数据参考来源：NTT BTI 从图 1 中可以看出，经过 8 个星期的测试，DOC 25%和 DOC 100%的循环寿命分别大约是 400 次和 300 次。这个结果和刚才那组数据的反映情况相似，在此不再说明。如图 2 所示，是不 同的充电状态的锂离子电池进行循环充放电近 400 次的测试情况在 4 个星期的测试期间， 高充电状态的一方已经达到“寿命线” ，损耗是比较大的，而低充电状态一方的电量损耗情况 就比较好些。 从以上各种情况下获得的总电量来讲， 不能说明低放电深度和低充电状态方面适合实际应用。 但是， 这至少说明对同一个电池的低深度充放电次数可以远远大于高深度充放电次数。 因此， 平常没有必要为偶尔的浅度充放电担心。举例说,如果每次都充放电一半以下的电量,那么可 充放电次数就会很大。 建议： 从若干结果来看，好像充满电的电池深度放电是损耗较大的，但实际上我们外出使用电池的 时候，需要的就是以其较高的电量来支持需要，从需要的角度出发“深度放电”是自然而然 的。另一方面，平常不依赖电池供电的情况下，就没有必要有意把电池放电到极限，没有必 要刻意控制一般而言的“充电次数”和“记忆效应” 。打个比方，如果你偶尔用了一下电池使 电量降到了 40，而这时候有条件利用外接电源了，怎么办才合理呢？一般情况下不假思索 地用外部电源直接充电(不开机)或直接开机使用外部电源(同时也充电)都可以，有一种特殊 情况是前面讲的锂离子电池需要定期完全充放电“活化”根据这个需要可顺便先把电池 用到最低限度再接外部电源充满电完全充放电的 DOC(放电深度)高，但对于同样达到一 次充满电的目标来讲，完全充放电的损耗要大，但是为了保持电池“活性”消除可能尚存的 “记忆效应” ，值得阶段性地而不是频繁地这样操作。 尽量使用交流电源适配器 当前主流笔记本电脑的电源系统包括锂离子充电电池组、充电线路等电源管理系统、电源适 配器(AC adapter，用于连接外部交流电源以转化直流电供电或给电池充电)。通过电源适配 器利用外部电源是最经济和有效率的， 只要能避免频繁使用电池(包括电池处于充放电状态)， 无论怎样说总是个好办法。另外还有一个原因是使用电池时，会明显降低 CUP 的工作频率， 特别在电量不足时 CUP 降频幅度很大并影响电脑性能。鉴于上述情况，笔者认为，使用笔记 本电脑时应尽量使用外接电源而不依赖电池。 交流电源适配器的使用原则是避免通电后空载，因其工作于脉冲状态，空载时其内部开关变 压器绕组会产生极高的反峰电压而击穿诸如 IC、电容等电压敏感元件。虽然当前的适配器已 设有空载保护电路，但由于种种问题这种保护作用是很有限的。因此，当交流电源适配器处 空载状态时有可能被损坏。 另外，当对笔记本电脑进行“关闭”操作后，特别像 Windows XP 系统有时还要在关机时自动 安装补丁程序，这时到完全关机需要一些时间。即使显示屏已经关闭，但只要看到电脑上的 指示灯不止电源适配器的在亮或闪动，就说明还没有完全关机。因此，如果这时拔掉外用电 源，则必然会启动电池的使用。 建议： 把交流电源适配器视作最可依赖的电源伙伴，而充电电池只是在无法利用外部电源的情况下 上场特殊救急电源。使用交流电源适配器时先连接好笔记本电脑后再接通交流电源，停止使 用时则先拔下交流电的插头在没有紧急的情况下请注意完全关机后再处理。充电时最好 关掉笔记本电脑，关机充电会比开机充电缩短 30%以上的充电时间，而且能延长电池的使用 寿命。超过 8 个小时以上不用交流电源适配器时最好拔下。 注意使用和保存的环境条件 如果你的笔记本电脑经常在不良环境中使用，就需要注意一下对电池的影响。如果笔记本电 脑长时间使用外接电源，或长时间闲置不用，可以将笔记本电池取下保存以最大限度地延长 电池寿命。那么，对于锂离子电池上的使用或保存的条件和状态应该如何呢？ 1.关于使用或保存环境 对于使用时环境温度条件的问题,让我们了解一个针对充电循环次数及放电深度与温度关系 的测试。如图 3 所示电池循环寿命随着温度的升高/放电深度的加大而下降。这说明高温、高 放电深度对电池的损耗是比较大的。 图 3 充电循环次数以及放电深度与温度的关系测试（略） 数据参考来源：NTT BTI 另外，关于保存的环境温度方面，让我们先参考下面的一组测试数据： 表1 初始充电状态 SOC 相对于保存温度条件关系的测试结果 保存一定时间后测试值相对于初始值的百分比 保存温度 SOC 40%状态 SOC 100%状态 0 (32 F) 98%(一年以后) 94%(一年以后) 25 (77 F) 96%(一年以后) 80%(一年以后) 40 (104 F) 85%(一年以后) 65%(一年以后) 60 (140 F) 75%(一年以后) 60%(3 个月以后) 参考数据来源: BatteryU 结果表明：电池充电状态(SOC: state of charge)100在 60环境保存 3 个月后电量下降 40，高充电状态和过高温度加快了电池电量损耗，这样可能会对电池造成一些本可避免的 损害。和高温、充电饱和状态保存的结果不佳相比，低温、充电状态 40%的保存就比较理想 按上述结果计算的话，充电状态 40%的电池在 25条件下保存一年后是 38.4%的状态。 建议： 使用或保存笔记本电脑锂离子电池的适宜温度是 1525， 高温或超低温都会缩短电池的 寿命。另外，还应防止受潮(不宜直接放冰箱保存)、防止曝晒、防止化学液体侵蚀、避免电 池触点与金属物接触导致短路等情况的发生。为节省电力并避免噪音，笔记本电脑的风扇并 非一直运转的，而是 CPU 到达一定温度时才会启动，所以鉴于高温的不良影响，在使用时需 要特别注意散热(thermal dissipation)问题，以便减少电力消耗和保护电池。特别要避免直 接将笔记本电脑放置在柔软的物品上(如床铺沙发和膝盖等)，因为这可能堵住电脑底部的 散热孔而影响散热效果。短时间作为“膝上”电脑使用时，有必要在膝盖上加上一片利于通 气散热的硬质板(电脑产生的热气对身体也不好)。 2. 关于存放时的充电状态 锂离子电池存在自放电(self-discharge， 在未供应电流给外部负载的情况下， 电池会自行 “泄 漏”储存的电量)现象。对这种情况保护电路也无力控制，有关数据称每天会按 0.2%0.3% 的比例自放电这个数值应该和电池的质量有一定关系，即使不进行循环使用，其小部分 容量也会永久丧失、寿命也随之衰减。有的电池如果过度放电会导致损坏，使电芯失去活性 甚至导致控制电路保护自锁而无法再使用。 因此不要在电池电量耗尽的状态下进行长期存放。 反之，充满电后进行长期保存则损耗会较大而且可能会带来安全隐患。因此，长期不用时应 保持多少电量为合适呢？ 除了前面的那些测试数据外，还有如图 4 所示的测试情况可供参考。在 50下，分别以三种 充电状态保存 A 型和 B 型两种锂离子电池，观察其寿命情况。由结果可以看出，SOC 50%的保 存情况明显好于 SOC 100%。 图 4 各种充电状态对 50下保存寿命的影响情况测试（略） 数据参考来源：NTT BTI 建议： 锂离子电池不宜在高充电状态、高温环境下长期保存。对于较低的充电状态而言，笔者认为 只要可以避免发生过度放电的情况即可。如果预计电池至少要保存一年，建议采用 40% 50%(一半左右)的充电状态。 锂离子电池长时间不使用会使锂离子失去活性， 建议一次保存不 要超过一年，有条件的每三个月或半年对电池进行一次完全充放电，以保持电池的活性和进 行电力校正。另外，有的朋友可能还购置了备用电池，建议不要长时间存放而是同另一块电 池轮流使用。 电源管理和其他软硬件管理设置 对于电源管理，从软件到硬件、从元器件厂商到系统软件开发商都在尽各自的努力。 我们常用的 Windows 操作系统而言，可设置电源管理程序。Windows 电源计划(方案)是管理 计算机如何使用电源的硬件和系统设置的集合，可以帮助节省能量、使系统性能最大化，或 者使二者达到平衡。单纯依赖电池供电时可以设置为“便携型/膝上型” 。在显示器属性中设 置屏幕保护程序为“黑屏” ，并把等待时间设置为 1 分钟2 分钟。使用电源管理，可以设置 其他省电模式和待机、休眠等功能，其中具体操作在此不再赘述。 对于 BIOS 的设置，有的可以选择电源选项“Maximum Battery Life” ，可在 BIOS 中关闭你一 些不常用的并口、红外线等设备。 另外，各个笔记本电脑厂家一般都随机提供各具特色的电源管理程序，用来在保持效能的同 时获得最长的电池寿命，有些还提供电池校准功能(显示电池的实际功率和充放电次数等)。 当然还可以用一些 CPU 降温软件使 CPU 降温达到节能的目的等。再接下来就是使用者施展的 余地了。如果你外出并需要依赖于有限的一块电池的电力来处理自己的工作，这种情况下如 何尽可能延长该电池的使用时间则显得非常有意义。除了我们前面讲过的一些情况，以下的 操作或注意事项将会很有帮助： 1.调低显示屏亮度。液晶屏算得上是耗电大户，比一般其他计算机硬件都多，降低亮度可以 明显地延长使用时间。 很多笔记本电脑有 8 种亮度可选， 根据情况需要可以调到较低的水平。 2. 取下不需要的外部连接设备。像各种通用串行总线(USB)连接的 U 盘等、PCMCIA 插槽中的 卡、打印机、网线和集成无线设备等，这些环节即使不工作也会消耗电力。如果使用 USB 鼠 标， 可以通过断开鼠标连接并使用触摸板或 Tabl