Jump to content

Informacje o bateriach litowo-jonowych i technologii Smart Battery

  • PrintPrint
Jednym z częściej zadawanych pytań przez użytkowników komputerów przenośnych jest „Jak długo działa bateria”? Odpowiedź nie jest łatwa. Użytkownicy sami odkryją, że żywotność baterii jest zależna od sposobu i miejsca pracy komputera przenośnego, jednak większość z nich nie rozumie, dlaczego bateria czasami nie działa tak długo, jak sygnalizuje wskaźnik zużycia baterii (miernik energii).
NOTE:Żywotność baterii różni się w zależności od konfiguracji urządzenia, posiadanego modelu produktu, zainstalowanych aplikacji, wybranych ustawień zarządzania energią oraz wykorzystywanych funkcji produktu. Podobnie jak w przypadku innych baterii, maksymalna pojemność baterii komputera spada wraz z upływem czasu.
W związku z tym, że komputery przenośne stają się coraz bardziej powszechne, użytkownicy muszą zrozumieć, jak czynniki środowiskowe i użytkowe wpływają na czas pracy i żywotność baterii. W niniejszym dokumencie opisano te czynniki i technologię Smart Battery wykorzystaną w komputerach przenośnych HP, a także przedstawiono praktyki umożliwiające maksymalne przedłużenie żywotności baterii.

Bezpieczeństwo baterii

Firma HP bardzo poważnie traktuje kwestie związane z bezpieczeństwem i udostępnia Karty charakterystyki produktu (MSDS) (wersja angielska), które zawierają ogólne informacje dotyczące bezpieczeństwa na temat baterii produkowanych przez firmy zewnętrzne (inne niż HP), które są wykorzystywane w produktach HP w obrębie całego przemysłu. Oprócz tego firma HP blisko współpracuje z zewnętrznymi dostawcami baterii, aby nieustannie wprowadzać usprawnienia w zakresie bezpieczeństwa i wydajności, które zapewnią wyższy poziom bezpieczeństwa i niezawodności produktów. W przypadku mało prawdopodobnego problemu związanego z bezpieczeństwem, firma HP wykorzystuje najbardziej niezawodne i zaawansowane procesy i intensywnie współpracuje z właściwymi organami regulacyjnymi na całym świecie, aby zapewnić najwyższy możliwy poziom bezpieczeństwa i komfortu pracy.

Czym jest bateria litowo-jonowa?

Pakiet baterii litowo-jonowej (Li-Ion) składa się z wielu ogniw połączonych szeregowo i równolegle w zależności od wymagań napięcia i natężenia prądu urządzenia. Komputery przenośne HP wykorzystują 3 różne typy ogniw baterii Li-Ion: cylindryczne, pryzmatyczne i polimerowe.
  • Ogniwa cylindryczne charakteryzuje średnica mierząca około 18 mm oraz długość 65 mm i są rodzajowo nazywane ogniwami 18650. Te ogniwa są często wykorzystywane w pakietach baterii, które mają około 20 mm grubości.
  • Ogniwa pryzmatyczne są wąskie i prostokątne. Najczęściej występują typy baterii Li-Ion 6-ogniwowe i 8-ogniwowe, które mają około 12 mm grubości, np. baterie HP MultiBay i do komputerów typu tablet.
  • Ogniwa polimerowe są cieńsze od ogniw pryzmatycznych. Są one często używane w produktach takich jaki komputery kieszonkowe IPAQ i w niektórych bardzo małych komputerach przenośnych, które wymagają, aby bateria miała grubość poniżej 10 mm.
Baterie litowo-jonowe są lżejsze, mieszczą więcej energii i dłużej podtrzymują energię w stosunku do baterii niklowych o podobnych rozmiarach. Baterie litowo-jonowe mogą również być ładowane bez konieczności całkowitego rozładowania, ponieważ nie występuje w nich tzw. efekt pamięci baterii.
Typowy pakiet baterii litowo-jonowej 6-ogniwowej wymaga około 2,5-3 godzin do pełnego naładowania przy wyłączonym systemie. Gdy bateria jest w pełni naładowana, dopływ prądu do baterii zostaje zatrzymany dzięki wbudowanemu obwodowi zabezpieczającemu (kontroli ładowania). Obwód zabezpieczający chroni baterię przed nadmiernym naładowaniem lub rozładowaniem.
Pomimo tego, że układ zabezpieczający zużywa odrobinę energii baterii, wartość samorozładowania baterii litowo-jonowej stanowi ułamek wartości rozładowywania baterii niklowych. Niektóre uwarunkowania, które zwiększają wartość samorozładowania baterii litowo-jonowych i których należy unikać, zostały opisane w sekcji Co to jest pojemność baterii tego dokumentu.

Co to jest cykl życiowy baterii?

Cykl życiowy baterii to łączna liczba cyklów rozładowania i naładowania (Rys. 1), którą wytrzymuje bateria, zanim traci zdolność do gromadzenia danej wartości energii. Określenie cyklu życia baterii litowo-jonowej nie jest łatwe, ponieważ cykl życia jest uzależniony od średniej temperatury roboczej baterii oraz współczynnika rozładowania energii.
Z reguły wyższe temperatury i wyższe współczynniki rozładowania energii skracają żywotność baterii. Temperatura robocza baterii jest uzależniona od temperatury powietrza oraz od ciepła wygenerowanego przez sam komputer przenośny i najbliższe otoczenie, np. przez stację dokującą. Współczynnik rozładowania energii (upływ) jest uzależniony od typu aplikacji uruchomionych w komputerze przenośnym oraz od ustawień zarządzania energią.
Na przykład, praca z wymagającymi aplikacjami, takimi jak CAD, gry, filmy DVD powoduje szybszy upływ energii z baterii i mocniej ogranicza jej żywotność niż np. edytor tekstu.
Figure 1: Cykl rozładowania
Cykl rozładowania baterii litowo-jonowej jest łączną wartości rozładowania, które w przybliżeniu jest równa pełnej pojemności baterii. Na przykład, 10 przypadków rozładowania o wartości 10 % i 2 przypadku rozładowania o wartości 50 % reprezentują jeden cykl.

Co to jest pojemność baterii?

Pojemność baterii jest wyrażona w amperogodzinach (Ah). Energia baterii jest wyrażona w watogodzinach (Wh) i jest iloczynem pojemności baterii (Ah) i napięcia baterii (V). Zakres napięcia roboczego pakietu baterii litowo-jonowej pozostaje względnie stały przez cały czas eksploatacji, jednak pojemność baterii zaczyna spadać liniowo w momencie rozpoczęcia eksploatacji. Nowe baterie są klasyfikowane według pojemności znamionowej.
Z czasem rzeczywista pojemność baterii spada z powodu strat elektrochemicznych występujących w każdym ogniwie. Ta utrata pojemności (zużycie) jest nieodwracalna. Nie można przywrócić pojemności poprzez kolejne ładowania baterii. Z czasem w ogniwie znajduje się coraz mniej aktywnego materiału, który gromadzi energię elektryczną (procesy elektrochemiczne). W konsekwencji użytkownik doświadcza krótszego czasu pracy na baterii.
Praktycznym sposobem wyrażenia rzeczywistej pojemności baterii z uwzględnieniem upływu czasu jest termin pełnej pojemności baterii (FCC). FCC jest wyrażany jako wartość procentowa początkowej znamionowej pojemności baterii. Wartość FCC jest uzależniona od typowego ładunku rozładowczego w baterii oraz od profilu użytkownika. W przypadku normalnych ładunków rozładowczych baterie litowo-jonowe wykazują żywotność na poziomie 300-500 cyklów. Na przykład przy umiarkowanym korzystaniu baterie litowo-jonowe powinny zapewniać około 80 % pojemności po 300 cyklach ładowania lub około roku użytkowania (Rys. 2). Te dane dotyczą typowych użytkowników, którzy każdego dnia roboczego wykonują pełny cykl baterii (rozładowanie/naładowanie) i pracują z nisko- lub średniowymagającymi aplikacjami (edytory tekstu, poczta e-mail, arkusze danych) w trybie łączności przewodowej lub bezprzewodowej.
Figure 2: Umiarkowane użycie w pełni naładowanej baterii
Pełne naładowanie z umiarkowanym użyciem wynosi 80 % po około 300 cyklach.

W jaki sposób firma HP określa okres gwarancyjny?

Firma HP zapewnia 12-miesięczny okres gwarancyjny na baterie litowo-jonowe. Okres gwarancji opiera się na założeniu, że bateria będzie wykazywać 80 % początkowej pojemności po 300 cyklach, przy niskim lub umiarkowanym obciążeniu. Wysokie obciążenie może spowodować, że bateria osiągnie 80 % początkowej pojemności wcześniej niż w 12-miesięcznym okresie gwarancyjnym. Baterie litowo-jonowe będą nadal działać poniżej progu 80 % pojemności, jednak pojemność (czas pracy) pomiędzy kolejnymi ładowaniami będzie spadać.
Poniższa tabela zawiera podsumowanie szacunkowych wartości FCC po roku, z uwzględnieniem 2 profili użytkowników i różnych obciążeń. Pierwszy profil dotyczy użytkownika mobilnego , który prawie każdego dnia całkowicie rozładowuje/naładowuje baterię (300 cyklów rocznie) w normalnym środowisku. Drugi profil przedstawia użytkownika stacjonarnego , który w pełni rozładowuje/naładowuje baterię jedynie raz w tygodniu a bateria pracuje w podwyższonej temperaturze, np. w stacji dokującej. Zgodnie z tabelą, dodatkowe wygenerowane ciepło spowodowane pracą wymagających aplikacji lub stosowaniem stacji dokującej przyspiesza spadek pojemności.
Wymagające aplikacje mogą również ograniczyć żywotność baterii nawet o 25 %.
Szacunkowa pełna pojemność ładowania po jednym roku użytkowania
Obciążenie (aplikacje) Użytkownik mobilny: Bateria rozładowywana/naładowywana codziennie (25 C)Użytkownik stacjonarny (ze stacją dokującą): Bateria rozładowywana/naładowywana co tydzień (>35 ºC)
Niskie (edytor tekstu, Internet, poczta e-mail) >80 %80 %
Umiarkowane (łączność bezprzewodowa, arkusze danych, praca z bazą danych) 80 % 70 %
Wysokie* (CAD, gry 3D, płyty DVD, wysoki poziom jasności ekranu)60 % 50 %

Co to jest technologia Smart Battery?

Określenie przewidywalnego czasu pracy baterii jest również utrudnione z powodu niedokładności systemu, który monitoruje i raportuje stan naładowania baterii. Niektóre komputery przenośne określają stan naładowania baterii na podstawie testów producenta wykonanych z udziałem określonych modeli produktów w określonej konfiguracji. Ta metoda jest niedokładna w przypadku, gdy zostanie zainstalowana bateria z innym stanem naładowania, ponieważ stan naładowania każdej baterii jest szacowany na podstawie jej danych historycznych z systemu.
Aby pomóc w monitorowaniu i zarządzaniu bateriami litowo-jonowymi, komputery HP Compaq udostępniają precyzyjne i natychmiastowe dane o statusie baterii - dzięki technologii Smart Battery Technology. Technologia HP Smart Battery opiera się na systemie Smart Battery System (SBS), który został zainicjowany przez największych producentów baterii w 1995 roku w celu promowania standardu branżowego w zakresie technologii baterii ładowalnych (akumulatorów). System SBS posiada opcję Smart Battery, która umożliwia przechowywanie i raportowanie własnego stanu. W ten sposób użytkownik uzyskuje precyzyjne informacje, niezależnie od tego, czy używa różnych baterii z jednym komputerem przenośnym, lub tej samej baterii z kilkoma komputerami.
Więcej informacji na temat systemu Smart Battery System można znaleźć na stronie http://www.sbs-forum.org/ (wersja angielska).

Co to jest kalibracja Smart Battery?

Powtarzalne krótkie okresy ładowania i rozładowywania powodują rozbieżności pomiędzy stanem naładowania baterii i odczytami miernika energii. Co jakiś czas należy skalibrować baterię, aby ustalić jej pojemność użytkową - w ten sposób jej status zsynchronizuje się z miernikiem energii. Procedura kalibracji wydłuża czas pracy baterii dzięki temu, że użytkownik uzyskuje dokładne dane na temat stanu naładowania baterii. Kalibracja również zabezpiecza przed utratą danych, która może wystąpić w przypadku procesu hibernacji, jeśli zabraknie czasu do zakończenia krytycznych procesów, np. zapisu danych na dysku.
Technologia Smart Battery kalibruje pełną pojemność baterii za każdym razem, gdy ma miejsce pełny cykl rozładowania/naładowania, niezależnie od tego, czy bateria jest ładowana w komputerze przenośnym czy też zewnętrznej ładowarce. Kalibracja za pomocą komputera przenośnego jest mniej wygodna, ponieważ może potrwać nawet 4 godziny. Jednak może zapewnić bardziej wiarygodne wyniki niż zewnętrzna ładowarka.
Wyniki kalibracji przeprowadzonej za pomocą komputera przenośnego są bardziej wiarygodne, ponieważ bateria odnawia dane o pełnej pojemności w ramach realistycznego cyklu ładowania. W zewnętrznej ładowarce bateria jest rozładowywana za pomocą stałego obciążenia. Jeśli stałe obciążenie jest niższe od typowego rzeczywistego obciążenia komputera przenośnego, wtedy obliczona pojemność może być wyższa od rzeczywistej pojemności. Czyli nowo skalibrowana bateria może rozładować się szybciej niż prognozuje miernik energii, jeśli zostanie ona poddana większemu obciążeniu niż podczas procesu kalibracji.
Dokładność aktualnie stosowanej technologii Smart Battery umożliwia precyzyjną kalibrację, gdy bateria jest rozładowana do około 5 % pozostałej pojemności. W rezultacie użytkownik może ustawić alarm baterii na poziomie 5 % pozostałej pojemności, a funkcja Smart Battery skalibruje pojemność podczas normalnej pracy baterii.
Użytkownik po prostu musi co jakiś czas rozładowywać baterię, aż pojawi się alarm o niskim stanie baterii 5 %. Częstotliwość wykonywania tej czynności będzie się różnić w zależności od indywidualnego użycia komputera. Z reguły bateria litowo-jonowa powinna być kalibrowana przynajmniej raz na 3 miesiące. Bateria, która jest rozładowywana rzadko, powinna być kalibrowana raz w miesiącu.

Jak wygląda proces ładowania baterii w komputerze przenośnym?

Zgodnie z zaleceniami dostawców ogniw baterii i najlepszymi praktykami w zakresie ich użytkowania, proces ładowania baterii zostaje przerwany po tym, jak zostaną one w pełni naładowane. Gdy bateria jest w pełni naładowana, zostaje skonfigurowany bit odpowiedzialny za zakończenie procesu ładowania, zabezpieczający baterię przed dalszym ładowaniem. Wspomniany bit jest aktywny do momentu, aż poziom naładowania baterii spadnie poniżej 94 %. Gdy wskaźnik zużycia baterii wskazuje wartość mniejszą niż 94 %, zostaje skonfigurowany bit odpowiedzialny za ładowanie baterii i rozpoczyna się proces ładowania za pośrednictwem zasilacza podłączonego do komputera przenośnego. Jeśli zasilacz zostanie odłączony, gdy poziom naładowania baterii mieści się w zakresie od 94 % do 100 %, „bit ładowania” nie zostanie skonfigurowany i ładowanie baterii nie będzie kontynuowane.

Maksymalizowanie wydajności i czasu pracy baterii

Po przeczytaniu informacji zawartych w tym dokumencie należy mieć świadomość, że poniższe czynniki mogą wpływać negatywnie na pojemność baterii i czas pracy komputera zasilanego baterią.

Czynniki wpływające na zmniejszenie pojemności baterii

  • Baterie litowo-jonowe ulegają stopniowej i nieodwracalnej degradacji z każdym cyklem ładowania i rozładowywania. Szybkość degradacji zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury i liczby cykli rozładowań baterii.
  • Szybkość rozładowania baterii litowo-jonowej jest wyższa, jeżeli bateria pozostaje włożona w wyłączonym komputerze przenośnym.
  • Jeżeli komputer przenośny nie jest używany przez długi czas, poziom naładowania baterii spadnie poniżej zalecanego poziomu napięcia.
  • Pozostawienie baterii w stanie rozładowania na długi czas skutkuje przyspieszeniem degradacji.
  • Szybsza degradacja występuje również wtedy, gdy bateria jest cały czas naładowana i pracuje przez długi czas w otoczeniu o wysokiej temperaturze (np. w komputerze przenośnym pracującym pod wysokim obciążeniem w stacji dokującej).
  • Praca z wymagającymi aplikacjami również przyczynia się do zmniejszenia pojemności baterii. Oznacza to, że np. granie w gry 3D przyczynia się do zmniejszenia pojemności baterii w większym stopniu, niż praca z edytorem tekstu.

Zalecenia dotyczące dbania o stan baterii

Szczegółowe zalecenia dotyczące używania i przechowywania baterii zostały zawarte w podręcznikach użytkownika poszczególnych modeli komputerów HP. Dodatkowe zalecenia dotyczące korzystania z baterii przedstawiono poniżej:
  • Baterie litowo-jonowe należy przechowywać w temperaturach między 20 °C a 25 °C, a ich poziom naładowania powinien wynosić od 30 % do 50 %.
  • Baterii nie należy rozkładać, miażdżyć ani przebijać; nie należy zwierać zewnętrznych styków baterii; nie należy wrzucać baterii do ognia lub wody.
  • Nie należy pozostawiać baterii w otoczeniu narażonym na działanie wysokiej temperatury na długi czas. Długotrwałe wystawienie baterii na działanie ciepła (np. wewnątrz rozgrzanego samochodu) przyspieszy degradację ogniw litowo-jonowych.
  • Jeżeli komputer przenośny ma być przechowywany dłużej niż 2 tygodnie (wyłączony i odłączony od zasilania sieciowego), należy wyjąć baterię z komputera.
  • Jeżeli komputer przenośny ma być stale podłączony do zasilania sieciowego przez okres dłuższy niż 2 tygodnie (np. poprzez zasilacz lub stację dokowania), należy wyjąć baterię z komputera.
  • Jeżeli komputer przenośny będzie używany do pracy z wymagającymi aplikacji na zasilaniu baterią, należy używać baterii o najwyższej pojemności (w amperogodzinach).
  • Należy skalibrować baterię pod kątem modelu użytkowania. W normalnych warunkach użytkowania baterie powinny być kalibrowane co najmniej raz na 3 miesiące. Baterie, które są rozładowywane rzadziej, powinny jednak być kalibrowane mniej więcej raz na miesiąc.
  • Baterię należy przechowywać w miejscu niedostępnym dla dzieci.
  • Należy używać wyłącznie baterii dołączonej do komputera, baterii zamiennej dostarczonej przez firmę HP lub zgodnego modelu zakupionego jako akcesorium.

Czy przed korzystaniem z komputera należy naładować baterię do pełna?

Nie. Baterie litowo-jonowe są wydajniejsze od akumulatorków niklowych i podczas produkcji są poddawane procesowi formowania. Nie wymagają one wstępnego ładowania przed użyciem.

Porady dotyczące oszczędzania energii baterii

Użytkownik może zmniejszyć poziom zużycia energii komputera przenośnego ręcznie.
  • Obniż poziom jasności ekranu do najniższego czytelnego poziomu. Dostosuj poziom jasności ekranu, stosując kombinacje klawiszy Fn i F7 lub F8.
  • Odłącz nieużywane urządzenia peryferyjne. Zewnętrzne dyski twarde, napędy CD-ROM, napędy Zip, karty PC Card i inne urządzenia peryferyjne zużywają energię baterii nawet wtedy, gdy nie są aktywnie użytkowane. Po zakończeniu pracy z tymi urządzeniami należy je odłączyć od komputera.
  • Zmniejsz prędkość procesora. Stopień zużycia energii jest wprost proporcjonalny do szybkości działania komputera. Obniżenie prędkości procesora spowoduje wydłużenie pracy baterii. Sposób regulacji prędkości komputera przenośnego zależy od posiadanego modelu; więcej informacji na ten temat można znaleźć w instrukcji obsługi dołączonej do komputera.
  • Wyłącz bezprzewodową kartę sieciową, jeżeli nie jest używana. Jeżeli komputer przenośny wyposażono we włącznik/wyłącznik bezprzewodowej karty sieciowej, należy przełączyć go tak, żeby wskaźnik karty zgasł.
  • Sprawdź, jakie programy pracują w tle. Niektóre programy automatycznie instalują narzędzia startowe i działają w tle po uruchomieniu komputera. Zużycie energii można ograniczyć, co jakiś czas wyszukując i usuwając niepotrzebne programy. Zobacz Komputery przenośne HP - Poprawa wydajności komputera w systemie Windows Vista.

HP Support forums

Find solutions and collaborate with others on the HP Support Forum
HP.comHP on FacebookHP on TwitterHP on YouTubeHP on Linked InHP on FlickrHP on Google+