如何獲得HP筆記型電腦Smart Battery鋰電池的最大使用壽命?

        本文件讓HP筆記型電腦的使用者更加瞭解HP筆記型電腦內的鋰電池(Lithium-ion rechargeable battery)原理、使用時間、以及壽命。本文件的內容適用於採用HP Smart Battery智慧型鋰電池技術所製造的筆記型電腦鋰電池，同時本文將提供一些重要的使用技巧，以使您的鋰電池發揮最長的使用壽命。

對一般筆記型電腦使用者而言，最常問到的問題之一都包括「我的鋰電池可以撐多久，可以用多久？」其實這個問題的答案並不簡單。使用者不難發覺，即使在每次電池剛充飽電後，隨著使用方式和地點的不同，其使用時間也會不同。因此絕大多數使用者都會覺得，明明電腦上的電池計量程式還顯示著可用多少時間，但為何往往用不到那麼久電池就沒電了？這是因為鋰電池環境的溫度、所使用的軟體、連接的周邊配備、螢幕的亮度、以及筆記型電腦電源管理的設定方式，在在決定了鋰電池可用的時間長短與壽命。 

      一個封閉包裝的鋰電池，通常是由多層頭尾(正負極串聯)相疊的電池元件(cell)所構成。至於要疊多少個電池元件取決於電池必須要提供多少電壓與電流來驅動筆記型電腦。HP的鋰電池有三種電池元件：圓柱式(cylindrical cell)、稜柱式(prismatic cell)、以及聚合物式(polymer cell)。

圓柱式電池元件為直徑1.8公分(0.7寸)長度6.5公分(2.6寸)的圓柱體，一般通稱為18650型式電池元件。當它們組裝成電池時，至少會有2公分以上的厚度。稜柱式電池元件呈薄矩形狀，一般用6個或8個稜柱式電池元件來組成一個鋰電池，其總厚度可達到1.2公分(0.5寸)。HP Multibay與平板電腦(Tablet PC)的電池即採用此種設計。聚合物式電池元件又比稜柱式電池元件更薄，通常用於例如HP iPAQ手持式電腦(pocket PC)或超薄的筆記型電腦等等，其電池厚度都在一公分以內。

鋰電池比其它同樣大小的電池(例如鎳或鎳氫電池)會更輕，更能儲存更多的電能，維持更久的壽命。即使尚未完全放電，鋰電池因為沒有一般電池常有的記憶效應(memory effect)，因此可以放心的將它充電。

使用6個圓柱式電池元件的鋰電池一般要充電2.5到3小時才能完全充滿電(假設筆記型電腦關機未使用)。當電池充滿電時，HP智慧型鋰電池設計有一個充電控制保護電路，它會防止電流繼續流入電池元件中。這個保護電路可讓電池的蓄電到達安全上限時，不會再充電或放電。雖說保護電路本身會用掉一些電池的電力，但比起鎳電池，鋰電池自身放電的速度還是遠小於鎳電池。

鋰電池自身放電的速度會受到某些因素影響，我們將在「電池容量」一節說明。使用者當儘量避免這些情況的發生。 

 電池壽命指的是電池可以重覆充電放電的次數，直到它無法再蓄積”夠用”的電能。要預測鋰電池的壽命不是件容易的事，因為它密切取決於電池工作的溫度和它放電的速度。基本上，愈高溫和愈快的放電速度會減少鋰電池的壽命。電池的工作溫度由周遭空氣溫度和筆記型電腦所產生的熱量，以及容易散熱與否所共同決定。電池的放電速度則視筆記型電腦在跑哪些應用程式以及電源管理設定值所左右。舉例來說，執行一些會用到大量計算的軟體，如CAD、遊戲程式、DVD影片播放，都會比一般文書處理軟體更快消耗掉電池的電能。因此電池壽命會短的多。

電池容量的單位為安培小時(Ah；Ampere-Hour)，而電池電力則以瓦特小時(Wh；Watt-Hour)計算。電力(Wh)等於電池容量(Ah)乘以電池電壓(V；Volt伏特)。通常在電池仍然堪用的情況下，鋰電池的輸出電壓(伏特數)幾乎維持在一個固定的範圍內，而電池容量則隨著電池用久了開始線性式的衰減。新電池我們用額定容量(Rated capacity；也就是新出廠時最大的容量)來表示之。

隨著電池開始重覆充電放電，電池元件內的化學物質會逐漸喪失儲蓄電能的能力。這種蓄電力的減少(稱為電池老化；battery aging)是無法逆轉(無法回復原始狀態)的。電池元件內的化學物質會逐漸喪失效用而只能儲存愈來愈少的電能，對使用者來說，就是同一顆電池每次充飽電後所能撐的使用時間愈來愈短。 
 

如果要以一個模型來解釋電池儲蓄電能的遞減現象，我們可以用圖二表示之。不論電池老化到何種程度，當它充飽電時的狀態我們稱之為FCC(Full Charge Capacity；完全充電狀態)。一顆全新的電池當它第一次充飽電儲存最大電能的時候，我們稱之為電池額定容量(rated capacity)。

剛開始用新電池時，FCC等於額定容量。電池重覆充電放電一段時間(開始老化)後，FCC會只達到額定容量的某一個百分比。FCC的衰減速度會因如何使用這顆電池而有所不同。一般的使用，鋰電池經過一年或300次的完全充放電週期，其FCC會只剩下額定容量的80%(圖二)。此數字是以一般使用者每天都會完全的用盡電池電量然後再重新充飽電，而且筆記型電腦只使用一般的文書處理軟體等來推論。

       對於筆記型電腦的鋰電池，不論筆記型電腦主機本身的保固期有多久(有些商務型機種可長達三年)，HP都只提供一年的鋰電池保固期。這個保固期是根據前面的鋰電池衰減模型，假設低度到中度的使用鋰電池，在經過一年或300次的完全充放電週期，FCC會只剩下額定容量的80%。如果是高度的使用鋰電池，很可能不到一年，鋰電池FCC已不足額定容量的80%。

表一列出2種不同使用模式的筆記型電腦使用者，其FCC經過一年後的狀況。第一位使用者是行動型使用者，經常用筆記型電腦在外頭使用(不插電，用完電池電力後才充電)，每天幾乎會用完電池電力又充飽電一次，一年約來回充放電300回，筆記型電腦使用於一般的環境。第二位是固定放在桌上的使用者，大半時間會插上電源，平均每週才會完全充放電一次，其筆記型電腦工作於高溫環境(可能是空氣熱或是筆記型電腦一直安放在擴充模組—docking上使用)。

如表一所示，如果筆記型電腦常跑需要高電力的程式(因此產生高溫)，或是常安放在docking擴充模組上使用，電池的老化速度會更快。 

      由於電池計量程式無法精確的監視和報告電池的電力狀態，因此從螢幕上電池計量程式看到的電池尚可使用時間就很難做到精確的估算。有些筆記型電腦因此根據電池製造商在特定應用方式測試下所獲得的使用時間結果，做出一個固定的電池用量模型，然後讓電池計量程式來顯示給使用者，當然這樣獲得的電池尚可使用時間就會很離譜了。

為了提供使用者在 HP筆記型電腦讀到更精確的鋰電池數值，HP Compaq筆記型電腦採用一種智慧型鋰電池技術來提供準確而即時的電池供電時間資訊。HP智慧型鋰電池技術係以智慧型電池系統(SBS；Smart Battery System)為基礎，SBS是全球主要電池製造商於1995年後所共同推動的工業標準(詳細資料請參考 http://www.sbs-forum.org)，採用SBS所製造的Smart Battery智慧型鋰電池會自己記錄和提供電池本身的狀態，因此透過電池計量程式所報出的尚可使用時間就會較可信，不論您將這顆電池插在不同筆記型電腦上，或是同一台筆記型電腦使用不同的智慧型鋰電池，其讀出的數值都較精確。

      如果我們經常短暫地使用電池之後即立刻充電，則電池計量程式所獲得的電池容量數值將愈來愈不準確，這是因為我們沒有給予電池進行自動「校正」(Battery Calibration)的機會。智慧型鋰電池需要定期的進行自我校正，才能使它”重新學習”它還可以提供多少電池容量，因而才能比對電池的充電狀態，換算尚可使用時間以顯示於電池計量程式上。這種校正手續可讓使用者讀到更精確的電池可用時間，讓筆記型電腦發揮最大的使用效果，避免電力突然不足來不及儲存資料進入休眠狀態而遺失資料。

智慧型鋰電池每一次進行完整的充放電時(不論是插在筆記型電腦上充電，或是利用外接充電器)，就是它開始做自我校正的時候。由於筆記型電腦要4個小時才能完全做好充電與校正，因此使用外接充電器會較快完成。但是外接充電器使用固定的導電設計來放電，不像電池在筆記型電腦上是實際的放電速度，因而筆記型電腦的自我校正結果會比較準確。

目前的智慧型鋰電池裏頭的IC晶片會在電池用得只剩下5%電池容量(或更低)時，啟動電池的自我校正程序。因此我們最好將電池低電量警告設定在5%，讓電池低於此情況才開始充電，即可順便進行電池容量的自我校正工作。一般說來，鋰電池至少每三個月要做一次自我校正。如果您經常使用外接電源(也就是說不常將電池用到沒電)，那麼最好能每個月做一次電池自我校正。 

在讀完前面的技術討論後，讀者應該瞭解有那些情況會耗損鋰電池的壽命和尚可使用時間。我們將之歸納如下：

有了這些觀念後，我們可以儘量遵循下列的原則來延長鋰電池的壽命與效能：