智能手機電池能耗研究及對策

■四川省眉山中學校 李京庭

智能手機的不斷更新讓人們的交流越來越方便。近年來，電池的更新技術明顯滯后于智能手機發展的速度，電池續航能力不足成為智能手機發展的瓶頸之一。而用戶對舊電池的不正確處置還會加劇環境污染。

我分別利用華為和小米手機作為研究對象，將智能手機中能耗最多的情況識別為網絡、設備規格、設備上的應用程序使用以及用戶的常見操作4類。調查結果表明，用戶的常見操作對智能手機的能耗影響比其他因素都大。

為更好地讓智能手機為大眾服務，我認為手機用戶應優化手機使用方式，更科學地處理廢舊手機，智能手機制造商也應根據環保要求改進手機設計。

一、智能手機電池使用概況

目前，大多數智能手機使用的是鋰離子電池，該電池具有高能量密度性、高安全性及可充電恢復、易于制造、小而輕薄等特點。不足之處是其價格昂貴，使用一段時間后電池容量會減少。有研究表明，如果將智能手機與數據網絡、Wi-Fi或電話連接會導致一部分電池放電，這會縮短電池壽命。此外，智能手機屏幕的亮度與能耗成正比。

智能手機持續工作約兩年后，功能正常但電池續航不足。因此，用戶往往想要更換具有增強功能和適用性的新產品，而舊手機則會被丟棄。廢舊手機中的有害物質滲入生態系統會污染環境。

因為缺乏專業的廢舊手機分類、拆解及深加工技術，我國無害化、高效能綜合回收處理舊手機能力明顯不足。同時，用戶習慣隨意處置廢舊手機，電池的回收利用變得十分困難。

二、探究手機電池能耗的主要因素

1.實驗設備

本研究采用的設備是華為榮耀9和小米3。華為榮耀9主屏尺寸為5.15英寸，主屏分辨率均為1 920×1 080像素，后置攝像頭為1 200萬+2 000萬像素，前置攝像頭為800萬像素，電池容量為3 200mAh，核心數為八核，內存為4GB。小米3主屏尺寸為5.0英寸，后置攝像頭為1 300萬像素，前置攝像頭為200萬像素，電池容量為3 050mAh，核心數為四核，內存為2GB。

2.電池監控

通過電池監控器測量兩款智能手機上指定應用的電池消耗和電話射頻、屏幕顯示等其他電池消耗參數。其中，電池消耗因子被視為變量，同時跟蹤指定應用程序的CPU在兩款智能手機上的使用率、電池溫度等參數。

3.數據采集過程及方式

在手機上下載電池監控器應用程序，手機充電至100%后與主電源斷開，僅依靠電池供電。檢查網絡統計信息，分別在Wi-Fi條件下和數據連接下定時測試，保持電池和處理器溫度統計的讀數，檢查其他統計讀數，即應用程序狀態、屏幕亮度和屏幕狀態。每次實驗結束時停止分析，并將電池監控器上的實驗數據截屏保存。

此外，我還采訪了三位手機用戶，獲取了關于手機使用習慣和影響智能手機使用壽命的因素等方面的信息，希望從中獲取延長手機電池壽命的解決方法。

三、結果分析

1.不同的手機定時運行同一種應用程序，CPU負載不同，電池溫度不同。更高的CPU負載、更高的溫度意味著更高的電池能耗。

2.同樣是音樂程序、視頻程序或社交應用程序，有的應用程序在不同手機上運行時始終產生比其他應用程序更多的熱量。

3.Wi-Fi環境下的能耗比移動數據上的消耗更大，表明更高的電池功率在同一任務中消耗更多的能量。

訪談結果幾乎與實驗結果一致，其中兩位受訪對象稱必須隨身攜帶移動電源，以便及時為智能手機充電。三位受訪對象均希望“制造商生產具有更長待機時間的智能手機”。在合理的范圍內，打開較多應用程序的智能手機用戶充電的次數明顯更多。

大量用戶傾向于期望智能手機制造商生產具有更強續航能力的智能手機。因此可以推斷，智能手機中影響電池能耗的因素以及用戶正確使用手機的意識可明顯改善智能手機的設計特征。然而，因為受訪者數量太少，無法準確地判定這些結果是否具有普遍性。

四、建議

智能手機的發展已經相對成熟，基于此，用戶可以被確定為智能手機中電池能耗的最大決定因素，這取決于他們在設備上花費了多少時間以及使用設備做了什么。完全停止電池能耗的唯一方法是關閉設備，因為持續的后臺處理仍會導致能耗。其次，用戶對廢舊手機電池的處置方式也極為重要。

智能手機用戶應該學會通過改變使用習慣來保護手機電池，以此保護環境；制造商也應考慮在設計中采用綠色代碼，以降低電池的功耗。應針對如何通過提升硬件和軟件功能降低電池能耗進行研究，讓電池與智能手機技術的發展速度保持同步。