前一秒10%，下一秒自动关机，手机电量到底咋算的？ _手机电量

本文来自微信公众号：果壳
手机还剩 20% 的电量，发了两条语音，自动关机了，难道我的手机充满电只能发十条语音？
电动车显示还剩 10% 电量，蹭了不到一百米，直接抛锚了，难道我的车满电续航只有一公里？
电量焦虑这个事情就像中年危机，越看越焦虑，越焦虑就越想看。
在苹果最新的 IOS 16 中，阔别五年的 iphone 百分比电量显示又回来了。今天更新的 iOS 16.1 正式版做了优化，在电量数值减少的同时，电池图标也会同步变化。（之前因为刘海屏设计的出现，挤占了顶部大部分空间。想知道还剩多少电量，只能通过下拉的方式在控制中心中查看。）

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对于这样的“回归”，不少用户缺大呼“缺德”—— 悬在手机顶上的百分比，就像定时炸弹的倒计时，自带脑补音效，时刻提醒着你“该充电了” 。

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这个让你焦虑的“百分比”，叫 SoC（State of Charge，荷电状态），代表电池剩余容量和实际容量的比值。手机（或者电动车）还剩多少电，是无法直接测量获得的，得通过测量电压和电流，再估算获得。
所以电池剩余电量是靠它自己蒙的？
通常，手机上显示的“满电”状态，并不是电池真的充不进电 —— 厂商会给电池定义充电截止电压和放电截止电压：常见的一种情形是，1% 的电竟然能用很久，这可能是工程师想让你尽早充电，以免电量真被耗尽，损伤电池。
有多种测量方法可以“蒙”出 SoC 值。常用的比如库仑计（也称安时积分法）—— 统计使用过程中的电流情况。简单来说，在电池里安装一个计量芯片，不同电流产生不同的压差，芯片通过对变化的电流和时间进行积分，得到用户使用时的电量，便能得到剩余电量。
这种测量方式的弊端在于它是一个开环的估算系统，不具备对初始值误差的矫正能力和对由噪声、测量偏差导致的误差的调整能力。

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另一种常见的是电压测试法 —— 通过测量电池的电压判断电量的变化。在一定温度下，电池的 SoC 与开路电压（OCV）呈现一一对应关系。但由于开路电压的获取往往需要长时间的静置，让开路电压法在线估算难以开展。

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比如磷酸铁锂电池的 OCV-SoC 曲线就是“非线性”的。在图示范围，即使 SoC 出现较大范围的变化，反映在 OCV 的数值变化却很小。

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不同的测量方法都各有优劣，共性是都存在误差。厂商也在研究通过优化算法（如神经网络、卡尔曼滤波、模糊算法等），建立更加准确的电量估算模型。比如在库仑计法中，需要配合卡尔曼滤波法进行初值校准；在开路电压法中，依靠历史数据建立动态平衡电压，再运用到 SoC 实时估算中。
“蒙”不准会造成什么后果？比如开头举的例子，显示电量明明还剩 10%，但点开个 App，手机就没电关机 —— 也许是因为电池老化，而 SoC 估算没做好，没有预测电池的衰减情况。
电量显示不准确，加剧了人们的“电量焦虑症”，为此大容量电池一度成为智能手机的重要卖点，手机厂商更是如同军备竞赛一般，疯狂发展快充技术。只不过种种措施并没有完全治好人们这块心病。
屏幕显示和通信模块是影响智能手机功耗的最关键因素。

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在功能机时代，手机屏幕小，更不用提追求高刷新率、高分辨率、广色域等特性。大部分功能机都能达到几天的续航，一些以长续航为卖点的机型，续航更是能达到数月。2010 年，飞利浦发布的一款 Xenium X513，电池容量仅 2000mAh，但待机能撑 60 天，可持续通话 20 小时。
换个视角，其实是电池塑造了我们手机的模样。1973 年摩托罗拉发布 DynaTAC 8000X，也被称“大哥大”，大是因为一半的体积和重量都被电池占了。6 节圆柱形镍镉电池组成的电池仓，充电 10 小时，通话 35 分钟。