Как выжать максимум из аккумулятора ноутбука: советы THG
Редакция THG,  30 октября 2005


Восемь часов автономной работы

Восемь часов автономной работы
По данным Intel, восемь часов автономной работы ноутбука могут быть достигнуты уже через пару лет.

Улучшенная мобильность - вот что отличает ноутбук от настольного ПК. Но, к сожалению, ноутбук работает, только пока хватает заряда аккумулятора, после чего приходится искать электрическую розетку. Поэтому на качество и ценность ноутбука немало влияет то, насколько экономно его компоненты умеют расходовать энергию. Вместе с тем, пользователи желают получить производительность на уровне не хуже настольного ПК, а рост вычислительной мощности влечёт за собой увеличение энергопотребления.

Единое видение индустрии

Повысить производительность ноутбука и одновременно увеличить время автономной работы - именно такая задача стоит перед рабочей группой Mobile PC Extended Battery Life Working Group. Одной из интересных идей Mobile PC EBLWG является создание ноутбука, который смог бы продержаться от аккумулятора весь день.

Свою историю группа Mobile PC EBLWG отсчитывает от инициативы Intel Battery Life Initiative, выдвинутой в начале 2002 года. И хотя усилия Intel по убеждению производителей ноутбуков и сборщиков систем в перспективности восьми часов автономной работы заслуживают уважения, Mobile PC EBLWG представляет консорциум всей индустрии, а не инициативу одной компании. Ведущие производители систем, подсистем и компонентов работают вместе, чтобы в 2008 году ноутбук со временем жизни восемь часов стал реальностью. На странице членов рабочей группы можно понять, кто есть кто в мобильной элите. Там вы найдёте AMD и Intel, производителей систем Compal и Wistron, крупных графических производителей ATi и nVidia, производителей памяти Infineon и Samsung, а также OEM дисплеев и ноутбуков Dell, HP и Lenovo IBM. Конечно же, в работе группы участвуют производители программного обеспечения вроде Microsoft, а также производители аккумуляторов и топливных элементов. Участники рабочей группы совместно разрабатывают стандарты и технологии, чтобы строительные блоки ноутбуков, материалы, компоненты и даже программная начинка наиболее эффективно расходовали энергию аккумулятора мобильного ПК. Кроме того, группа находится в постоянном поиске новых накопителей энергии (скажем, тех же топливных элементов), которые можно было бы использовать в ноутбуках.

Время автономной работы - важный фактор для потребителей

Результаты недавнего опроса, проведённого Mobile PC EBLWG, показывают, что крупным игрокам мобильной индустрии следует серьёзно отнестись к проблеме автономной работы от аккумуляторов. В опросе участвовало 1200 производителей ноутбуков из США, Японии, Германии и Китая. Пользователи готовы выложить до 20% больше за ноутбук, который обеспечивал бы большее время автономной работы от одного заряда. Довольно интересно, но тот же самый опрос показал, что ноутбуки работают от батарей примерно одну четвёртую времени эксплуатации. Всё остальное время ноутбуки работают от розетки питания, в том числе и потому, что ноутбуку нужно восполнить заряд. Пользователи боятся, что внезапно окажутся с пустым аккумулятором. Как показал опрос, обычный пользователь проводит за ноутбуком от 20 до 40 часов в неделю, а опытный пользователь - более 40 часов в неделю.

Восемь часов автономной работы - вот что нужно пользователю

В 2003 году Intel проводила собственный опрос, интересуясь у ИТ-профессионалов и конечных пользователей тем, насколько важным они считают длительное время автономной работы ноутбука. Кроме того, Intel задавала вопрос: каким временем автономной работы должен обладать ноутбук и возможно ли это технически?

Восемь часов автономной работы - вот что нужно пользователю
Большинству пользователей хватит времени автономной работы до восьми часов.

Немалая часть потребителей будут удовлетворены временем автономной работы от пяти до шести часов, но восемь часов, конечно, будет ещё лучше. Результаты опроса среди ИТ-профессионалов показывают ту же самую тенденцию. В обоих случаях увеличение времени автономной работы сверх восьми часов уже не так важно.

Время автономной работы - второй критерий при покупке

Данный опрос показал, что время автономной работы является вторым по важности фактором при покупке ноутбука. Интересно сравнить результаты с опросом Forrester Consumer Technographics в 2000 году: там время автономной работы вообще не значилось в качестве критерия, но слишком маленькое время являлось самой важной причиной недовольства со стороны пользователей ноутбуков.

На THG.ru мы понимаем, что не все наши читатели хотят ждать, пока члены группы Mobile PC EBLWG реализуют свою идею восьмичасового ноутбука на практике. Именно поэтому мы решили посвятить эту статью рассмотрению наиболее "прожорливых" комплектующих ноутбука, а также тому, как с помощью встроенных функций и разумных стратегий экономии энергии можно выжать максимум из аккумулятора ноутбука.

Какие комплектующие в ноутбуке потребляют больше всего энергии?

Перед тем, как мы перейдём к вопросу экономии энергии ноутбука, ответ на который зависит от рабочей нагрузки и активности пользователя, мы хотели бы рассмотреть устройства, потребляющие больше всего энергии. На следующей диаграмме приведён обзор энергопотребления разных компонентов ноутбука.

Какие комплектующие в ноутбуке потребляют больше всего энергии?

Данные получены благодаря собственным измерениям Intel на основе многочасового теста Ziff Davis Battery Life Benchmark 4.01. Этот тест в какой-то мере схож с Bapco Mobilemark. Battery Life Benchmark точно так же использует скрипты для симуляции реальных условий использования ноутбука, чтобы наилучшим образом отразить работу пользователя. Тест измеряет время, необходимое для выполнения различных скриптов, и рассчитывает производительность. Кроме того, он также проверяет время автономной работы. Приведённые результаты основаны на нескольких платформах Carmel и Sonoma от Intel, то есть учитываются ноутбуки на основе первого и второго поколений мобильной платформу Centrino. Следует отметить, что в диаграмме показаны не результаты какой-либо одной модели, а, по словам Intel, общая тенденция, не относящаяся к какому-то определённому ноутбуку.

Прямое сравнение с результатами 2000 года, где участвовали ноутбуки на Pentium III с чипсетами с интегрированной графикой, показывает, что за прошедшие несколько лет энергопотребление отдельных компонентов (то есть их процентный вклад в общее энергопотребление) изменилось незначительно.

Какие комплектующие в ноутбуке потребляют больше всего энергии?

Дело в том, что процессоры становятся всё мощнее. Среди других факторов можно отметить введение графического интерфейса PCI Express и соответствующих GPU, а также больших дисплеев с высоким разрешением. Всё это не позволяет превратить ноутбук в маленькое экономичное чудо в мире ПК.

Intel заявляет, что чипсет и дисплей потребляют больше энергии, чем CPU

Как показывают расчёты Intel, дисплей является наиболее "прожорливым" среди всех компонентов, потребляя больше 30% заряда аккумулятора. Таким образом, именно здесь кроется наибольший потенциал по экономии энергии. Процессор и накопители потребляют всего по 10% от общей энергии. Но будьте осторожны! Измерения Intel для создания этой диаграммы опираются на низкую нагрузку указанных компонентов. Если вы будете использовать ноутбук для воспроизведения DVD или для кодирования мультимедийных данных, то энергопотребление процессора, памяти и накопителей окажется выше. Следовательно, и заряд аккумулятора в таких условиях будет заканчиваться быстрее. Такой же результат ждёт и мобильных геймеров. А если ноутбук оснащён современным графическим процессором, то его энергопотребление вместе с видеопамятью может существенно превышать любой другой компонент. Поэтому в таких условиях время автономной работы будет минимальным.

Если интенсивно использовать LAN или WLAN, то получается другой интересный результат. Как видно на диаграмме, WLAN и LAN потребляют всего до 2% энергии ноутбука. Конечно, как показывают измерения, даже при сильной нагрузке на сетевые интерфейсы время автономной работы ощутимо не снижается. Однако в тесте Intel сетевые интерфейсы либо бездействуют, либо используются минимально. Именно поэтому данные диаграммы не такие значимые, как могли бы показаться обычному пользователю.

Перед тем, как мы перейдём к сценариям использования ноутбука, которые влияют на время автономной работы, следует рассмотреть наиболее значимые различия между аккумуляторами современных ноутбуков. Также мы дадим информацию о том, как лучше заботиться об аккумуляторах, и приведём советы для покупки аккумулятора на замену.

История аккумуляторов и их типы

В 1800 году, с открытием так называемых "гальванических элементов", итальянский учёный Алессандро Вольта заложил фундамент современных батарей.

История аккумуляторов и их типы
Вольта на эксперименте во Французском национальном институте в 1800 году. Он изобрёл гальванический элемент, не поддающийся перезарядке. Элемент стал предшественником современной щелочной батарейки.

В 1859 году французский учёный Гастон Плант открыл кислотно-свинцовые батареи, которые уже позволяли выполнять перезарядку. Их назвали аккумуляторами. Батареи, не поддерживающие перезарядку, вроде гальванических элементов, назвали первичными элементами, а перезаряжаемые батареи с тех пор относятся ко второй категории. Батареи используют два электрода, опущенных в электролит, и различаются, главным образом, материалом своих электродов и составом электролита. Кроме того, они различаются по своей физической форме. Чаще всего встречаются пальчиковые батарейки и "таблетки", а в сотовых телефонах используются плоские прямоугольные аккумуляторы.

Аккумуляторы NiCd (никель-кадмиевые)

Первая щелочная батарея была получена в 1899 году химиком Юнгером (Junger). Он применил никель для положительного электрода, а кадмий - для отрицательного. В качестве электролита использовался гидроксид калия (едкое кали). Щелочная природа электролита и обусловила название элемента. Почти через 50 лет (1946) Нейман (Neumann) создал первую герметично закрытую никель-кадмиевую батарею.

До начала 90-х годов никель-кадмиевые батареи являлись самыми распространёнными аккумуляторами для бытовой электроники. Но в ноутбуках эти аккумуляторы не используются, что связано с появлением новых и более мощных типов батарей.

Никель-металлгидридные аккумуляторы: высокая плотность энергии

"Первой ласточкой" среди новых типов батарей стали никель-металлгидридные аккумуляторы (NiMH). Они используют прежний форм-фактор, но обеспечивают более высокую плотность накопления энергии (максимум 120 Вт/кг) по сравнению с идентичными никель-кадмиевыми элементами (максимум 80 Вт/кг). Кроме того, эти аккумуляторы не используют кадмий - высокотоксичный тяжёлый металл. Однако высокая энергетическая плотность батарей NiMH нивелируется уменьшением срока службы (часто его указывают в виде числа циклов перезарядки). Два-три года назад эти батареи предлагались в качестве более дешёвой альтернативы дорогим литиево-ионным аккумуляторам, впервые появившихся в продаже в 1991 году, особенно в "бюджетных" ноутбуках. Но перезаряжаемые аккумуляторы NiMH до сих пор остаются популярными среди других мобильных устройств, если посмотреть на число применений и количество проданных батарей.

Литиево-ионные аккумуляторы: практически не требуют ухода

Сегодня в ноутбуках следует использовать только литиево-ионные аккумуляторы. Литий является самым лёгким металлом, и литиево-ионные аккумуляторы обеспечивают очень высокую энергетическую плотность (максимум 160 Вт/кг) с низкой степенью внутренних энергетических потерь (около 10% суммарной ёмкости в месяц). Те же аккумуляторы NiCd и NiMH отличаются энергетическими потерями от 20 до 30%, что существенно хуже. Конечно, с максимальным числом циклов перезарядки до одной тысячи срок службы литиево-ионных аккумуляторов не такой большой, как у NiCd (1500 циклов), но, по крайней мере, в два раза превышает срок службы NiMH-аккумуляторов (500 циклов). Кроме того, аккумуляторы Li-Ion не имеют эффекта памяти, поэтому их не надо полностью разряжать перед зарядкой. В итоге обслуживание практически сводится к нулю. Более высокое напряжение на элемент (3,6 В) позволяет создавать аккумуляторы для ноутбуков с последовательным соединением двух или более элементов. А для питания небольших устройств вроде мобильных телефонов обычно требуется только один такой элемент. Если собирать такой же аккумулятор на никелевых элементах, то из-за напряжения каждого элемента около 1,25 В требуется соединять последовательно большее их число.

Но и литиево-ионные аккумуляторы не идеальны

Вполне понятно, что и у этой технологии есть свои слабости. И, прежде всего, здесь следует отметить процесс старения практически каждого литиево-ионного аккумулятора, что приводит к уменьшению со временем его ёмкости. Другими словами, "обратный отсчёт" литиево-ионного аккумулятора начинается сразу же после его производства. Но поскольку дата производства на аккумуляторах не указывается, покупатели могут только надеяться, что производитель ноутбука установил самые свежие аккумуляторы. Наконец, покупать запасные аккумуляторы до их реальной потребности смысла не имеет.

С середины 80-х годов использование чистых высоко активных отрицательных металлических электродов было прекращено по соображениям безопасности. Кроме того, с литиево-ионным аккумулятором следует использовать только зарядное устройство из комплекта поставки. Также эти батареи никогда не следует замыкать накоротко. Это может привести не только к сгоранию аккумулятора, но и представляет опасность для жизни. Электролит аккумулятора строится на основе солей лития, а отрицательный электрод в литиево-ионном аккумуляторе сегодня изготавливается либо из кокса, либо из чистого графита. Для положительного электрода чаще всего используется оксид лития и марганца (LiMn), либо лития и кобальта (LiCo). Использование лития в оксиде приводит к заметному нагреву при чрезмерной зарядке. В некоторых патологических случаях электрод из оксида лития и кобальта может превратиться во время зарядки в чистый металлический литий. Если это произойдёт, то аккумулятор очень сильно нагреется и может даже загореться. Чтобы этого не случилось, во время зарядки необходимо отслеживать температуру аккумулятора и входной уровень мощности. Кроме того, во время зарядки нельзя подвергать избыточному напряжению ни один из отдельных элементов. Наконец, во время разрядки следует следить, чтобы уровень напряжения не спадал ниже минимального порога. Всё это требует аккуратного обращения с литиево-ионными аккумуляторами. Необходимость подобных мер, как вы понимаете, негативно сказывается на ценности литиево-ионных аккумуляторов.

Хранение и уход за аккумулятором

Время автономной работы ноутбука можно менять не только за счёт способа его использования. Как показывает опыт, аккуратное обращение с самой батареей тоже позволяет продлить это время.

Лучше предотвратить, чем ремонтировать

Как мы уже упоминали, аккумуляторы NiCd и NiMH страдают от так называемого эффекта памяти, который срабатывает после определённого периода использования. Эффект проявляет себя уменьшением ёмкости аккумулятора по мере роста срока его использования. Эффект связан с превращением вещества внутри батареи в кристаллическую структуру (рост кристалла). В итоге возрастает внутреннее сопротивление, поэтому уровень напряжения оказывается меньше, чем в новом элементе. Кроме того, снижается способность элемента накапливать энергию.

Лучшим способом избавления от эффекта памяти является отключение ноутбука от сети после полной зарядки батареи, после чего ноутбук должен проработать от аккумулятора до полного исчерпания заряда. Если вы не планируете использовать аккумулятор некоторое время, то лучше всего его полностью разрядить (насколько можно) и хранить в сухом и прохладном месте. Избегайте высоких температур, а также переохлаждения ниже нуля. Мы не рекомендуем хранить полностью заряженные элементы NiMH, поскольку при этом эффект памяти только увеличивается.

Аккумулятор в холодильнике?

В отличие от аккумуляторов NiMH, батареи Li-Ion не предназначены для долговременного хранения заряда (до нескольких лет). После производства литиево-ионный элемент уже начинает стареть. Хранение полностью заряженного элемента Li-Ion при высоких температурах приведёт к заметному и необратимому падению ёмкости в течение шести-двенадцати месяцев. Скорость падения ёмкости сильно связана с уровнем заряда аккумулятора и окружающей температурой. Если ноутбук будет работать полностью (или почти полностью) от розетки электрической сети, то аккумулятор у него лучше снять.

Многие производители аккумуляторов рекомендуют хранить их при температуре около 15° C или меньше, с уровнем заряда около 40%. Меньший уровень заряда допускать не следует, чтобы избежать потенциального повреждения аккумулятора из-за глубокой разрядки. Внутренний уровень энергопотребления аккумулятора составляет около 8%, именно поэтому те же производители рекомендуют подзаряжать хранимый аккумулятор до 40% каждые шесть месяцев или около того.

Аккумулятор в холодильнике?
Рекомендуется защитить аккумулятор от влаги с помощью пластикового пакета, после чего хранить в холодильнике.

Аккумуляторы Li-Ion и NiMH лучше всего хранить в холодильнике. Чтобы защитить их от влаги, упакуйте аккумулятор в пластиковый пакет (лучше в двойной).

Сценарий 1: новая батарея в старом ноутбуке

Если вам важно длительное время работы от аккумулятора, то избегайте бывших в употреблении ноутбуков со старыми батареями. Если по денежным соображениям вы всё же решитесь на б/у ноутбук, то следует купить новую батарею и заменить старую. Иначе весь денежный выигрыш будет сведён на нет практически нулевым временем автономной работы. Кстати, стоимость нового аккумулятора колеблется от $80 до $150 в зависимости от ёмкости и поставщика.

Что интересно, батареи ноутбуков в США продаются обычно дешевле, чем в Европе. В этом, похоже, повинны маркетологи. Они обнаружили, что европейских покупателей время автономной работы беспокоит больше. Следовательно, цену тоже можно завысить.

Сценарий 2: различные сроки и условия гарантии

Многие покупатели ноутбуков не замечают различий в условиях гарантии на ноутбук и аккумулятор. Хотя срок гарантии на ноутбук меняется от одного производителя к другому (и от одной страны к другой), он обычно составляет от двух до трёх лет. На аккумуляторы, с другой стороны, обычно дают намного меньшую гарантию - скажем, всего шесть месяцев. При покупке ноутбука мы рекомендуем принимать во внимание срок гарантии не только на ноутбук, но и на аккумулятор.

Сценарий 2: различные сроки и условия гарантии
Условия гарантии (взяты с ноутбука Gigabyte): если на ноутбук производитель даёт гарантию один год, то на аккумулятор - всего шесть месяцев.

Ассортимент аккумуляторов для ноутбука

На следующих иллюстрациях показаны типичные форм-факторы аккумуляторов, которые встречаются в большинстве ноутбуков. Каждый аккумулятор состоит из нескольких элементов.

Ассортимент аккумуляторов для ноутбука
Стандартный аккумулятор широкоэкранного ноутбука Gigabyte. Ёмкость составляет около 65 Вт-ч.

Ассортимент аккумуляторов для ноутбука
Ноутбук Gateway M460XLb поддерживает аккумулятор из 12 элементов, обеспечивающий ёмкость 95 Вт-ч.

Ассортимент аккумуляторов для ноутбука
HP предлагает дополнительный аккумулятор на 58 Вт-ч, который подсоединяется снизу.

Ассортимент аккумуляторов для ноутбука
Разные производители ноутбуков предлагают опциональные аккумуляторы увеличенной ёмкости, которые обычно выставляются за корпус ноутбука.

Ассортимент аккумуляторов для ноутбука
В отсек оптического накопителя Dell Latitude D610 можно установить дополнительный аккумулятор на 48 Вт-ч.

Вопрос читателей 1: как определить ёмкость аккумулятора?

Если вам нужна новая батарея для замены текущей или для её дополнения, то следует определить требующуюся ёмкость. Для этого достаточно взглянуть на аккумулятор. Обычно ёмкость выражается в миллиампер-часах (мА-ч, mAh), причём это значение часто дополняется напряжением. Эти характеристики позволяют оценить ёмкость аккумулятора, которая обычно выражается в ватт-часах (Вт-ч, Wh). Многие производители нередко указывают ёмкость (часто неправильно) только в ватт-часах. Но эта характеристика показывает максимальную энергию, которую может хранить аккумулятор, а не ёмкость в физическом смысле.

Чем больше значение в ватт-часах, тем дольше проработает ноутбук от заряженного аккумулятора. Именно поэтому производители часто стремятся на своих сайтах указать как можно большую ёмкость в ватт-часах (и, соответственно, запрашивают за неё большую цену). Впрочем, даже в ватт-часах ёмкость указывается относительно редко - часто отображают лишь число элементов. Другие производители правильно указывают ёмкость в миллиампер-часах (мА-ч, mAh), но не называют число элементов или напряжение. В таких случаях лучше всего запросить отсутствующую информацию у производителя.

Вопрос читателей 1: как определить ёмкость аккумулятора?
Информация об аккумуляторе должна включать напряжение, ёмкость и ватт-часы (Dell Latitude D610).

Чтобы посчитать ватт-часы на указанном аккумуляторе, следует умножить число ампер-часов (4,32) на напряжение (11,2). В итоге мы получаем ёмкость 48,38 ватт-часов. То есть аккумулятор способен выдавать 48 ватт в течение часа, 24 ватта в течение двух часов и т.д.

С помощью этой формулы можно рассчитать ёмкость любого аккумулятора. По нашим измерениям энергопотребление 15,4" широкоэкранного ноутбука составляет от 18 до 50 Вт в зависимости от нагрузки (офисные приложения или игры) и конфигурации устройства. Таким образом, аккумулятора на 48 Вт-ч хватит на срок от 2,75 часа до менее чем одного.

Вопрос читателей 2: когда заряжать аккумулятор?

Если вы не желаете искать характеристики аккумулятора, вполне можно воспользоваться утилитами операционной системы. Нужная информация доступна в "Панели управления" ("Control Panel") в пункте "Электропитание" ("Power Options"). Среди закладок следует найти "Индикатор батарей" ("Power Meter"), где отображается остаток заряда аккумулятора, а также предполагаемое оставшееся время автономной работы (на большинстве ноутбуков в трее появляется небольшой значок, который приводит к тому же самому экрану).

Вопрос читателей 2: когда заряжать аккумулятор?
В пункте "Электропитание" ("Power Options") можно посмотреть уровень заряда батарей как для одной батареи...

Вопрос читателей 2: когда заряжать аккумулятор?
...так и для всех аккумуляторов, установленных в ноутбуке.

Вопрос читателей 2: когда заряжать аккумулятор?
Если нажать на значок аккумулятора, будет выведено окно с детальной информацией, включающее тип аккумулятора, производителя, код запчасти и текущее состояние.

Профессиональные утилиты позволяют получить более детальную информацию об аккумуляторе.

Вопрос читателей 2: когда заряжать аккумулятор?
Профессиональные утилиты позволяют получить более детальную информацию об аккумуляторе, включающую ёмкость и напряжение в реальном времени.

Если вы используете несколько аккумуляторов и много путешествуете, то весьма кстати придутся встроенные в аккумуляторы индикаторы заряда, как у моделей от Dell и HP. Нажав клавишу можно быстро проверить состояние аккумулятора.

Вопрос читателей 2: когда заряжать аккумулятор?
Индикатор заряда на аккумуляторе.

Действительно, кто желает уехать в командировку с аккумулятором, заряженным наполовину? Или полностью пустым?

Во второй части статьи мы рассмотрим 20 практических сценариев использования ноутбука и покажем, как они влияют на время автономной работы. Кроме того, мы поясним, что стоит делать, а что не стоит для увеличения времени автономной работы вашего ноутбука.

Перейти ко второй части статьи

КОНЕЦ СТАТЬИ


Координаты для связи с редакцией:

Общий адрес редакции: thg@thg.ru;
Размещение рекламы: Roman@thg.ru;
Другие координаты, в т.ч. адреса для отправки информации и пресс-релизов, приглашений на мероприятия и т.д. указаны на этой странице.


Все статьи: THG.ru

 

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru