Что такое уровень износа батареи и как его оценивают?

Любая литий-ионная батарея постепенно теряет способность держать заряд. Через год-два телефон, который раньше спокойно работал весь день, может требовать подзарядки уже к середине дня. Уровень износа батареи выражает это снижение в цифрах.

В этом руководстве объясняется, что означает уровень износа, как приложения оценивают его на Android и почему видимое вами число стоит считать оценкой, а не лабораторным измерением.

Ёмкость и износ батареи

Что такое ёмкость

Ёмкость батареи — это количество электрического заряда, которое она может запасти; обычно её указывают в миллиампер-часах (мА·ч). Батарея на 5000 мА·ч теоретически может отдавать 5000 миллиампер в течение часа или 500 миллиампер в течение десяти часов, прежде чем разрядится.

Процент в строке состояния — это не ёмкость. Это уровень заряда: насколько батарея заполнена относительно своего текущего максимума. Изношенная батарея на 100% хранит меньше энергии, чем новая на 100%, хотя обе показывают одинаковое число.

Что такое износ

Износ батареи — это постепенная необратимая потеря ёмкости из-за химических изменений внутри элемента. Это нормальная часть жизни литий-ионной батареи, а не дефект. Основные факторы:

• Циклы зарядки. Каждый полный цикл (или несколько частичных, в сумме дающих 100%) немного изнашивает батарею.
• Нагрев. Высокая температура ускоряет химические реакции, разрушающие элемент. Особенно тяжело батарее, когда вы играете во время зарядки или оставляете телефон в жаркой машине.
• Долгое время на высоком заряде. Длительное пребывание на 100%, особенно в тепле, нагружает элемент.
• Глубокие разряды. Регулярная разрядка до 0% добавляет нагрузки.
• Возраст. Батареи медленно деградируют, даже если ими почти не пользуются.

Уровень износа обычно выражают в процентах потерянной ёмкости:

Уровень износа = (1 − расчётная ёмкость ÷ проектная ёмкость) × 100%

Батарея с проектной ёмкостью 4000 мА·ч, которая сейчас держит около 3400 мА·ч, имеет уровень износа примерно 15%. Некоторые приложения показывают обратную величину — состояние батареи (в том же примере 85%). Обе описывают одно и то же.

Проектная и расчётная ёмкость

Для расчёта износа нужны два числа, и берутся они из совсем разных мест.

Проектная ёмкость

Проектная ёмкость — это номинальная ёмкость новой батареи, указанная производителем. Это фиксированное значение, которое не меняется по мере старения батареи. На телефонах со съёмной батареей она напечатана на этикетке.

Номинальная (проектная) ёмкость на этикетке батареи телефона. Изображение: R. Henrik Nilsson, CC BY 4.0, с Wikimedia Commons.

В Android нет единого публичного API, который сообщал бы проектную ёмкость на любом устройстве. Обычно приложения находят её одним из таких способов:

• Профиль энергопотребления устройства. Android-устройства поставляются с профилем энергопотребления, где перечислены связанные с питанием значения, в том числе ёмкость батареи. Приложения часто могут прочитать это значение.
• Системные файлы. Некоторые устройства раскрывают проектную ёмкость через файлы ядра, но доступ к ним в современных версиях Android ограничен и зависит от производителя.
• Ручной ввод. Если автоматическое значение отсутствует или неверно, некоторые приложения позволяют ввести ёмкость с этикетки батареи или из официальных характеристик телефона.

Расчётная ёмкость

Расчётная ёмкость — это сколько заряда батарея может удержать сегодня. Ни один телефон не измеряет её напрямую одним показанием датчика. Вместо этого приложения вычисляют её по данным контроллера заряда (fuel gauge) — небольшой микросхемы или прошивки, которая отслеживает входящий и исходящий заряд.

Два распространённых подхода:

1. Экстраполяция по счётчику заряда. Многие устройства сообщают счётчик заряда — оставшийся заряд в микроампер-часах, доступный через BatteryManager в Android. Если счётчик показывает 2000 мА·ч при заряде 50%, полная ёмкость составляет примерно 4000 мА·ч. Это быстро, но полностью зависит от точности счётчика.
2. Измерение сеанса зарядки. Приложение может записывать ток, поступающий в батарею во время зарядки, например с 20% до 90%, суммировать его и пересчитать результат на 100%. Это дольше, но меньше зависит от одного моментального снимка.

Поскольку оба метода зависят от того, что сообщает железо, результаты точнее, если собирать показания за несколько зарядок и смотреть на среднее, а не на отдельное значение.

Почему данные о батарее на некоторых устройствах неточны

Если вы когда-нибудь видели уровень износа 0%, отрицательный износ или «состояние» батареи выше 100%, вы столкнулись с ограничениями данных. Вот самые частые причины.

Контроллер заряда сам по себе даёт оценку

Контроллер заряда моделирует батарею по напряжению, току и температуре и со временем обучается. После замены батареи, сброса до заводских настроек или месяцев только частичных зарядок модель может «уплыть», и её представление о «полном» заряде может заметно расходиться с реальностью.

Производители сообщают значения по-разному

Android определяет формат данных о батарее, но реализуют его производители. На практике:

• На одном устройстве ток может сообщаться в микроамперах, на другом — в миллиамперах.
• Знак тока (положительный или отрицательный при зарядке) на разных устройствах не совпадает.
• Некоторые устройства сообщают счётчик заряда как ноль, фиксированное значение или число, которое никогда не меняется.
• Некоторые значения обновляются лишь раз в несколько секунд или минут, поэтому короткие измерения могут захватить устаревшие данные.

Хорошо сделанное приложение старается распознать и исправить эти особенности, но не может исправить данные, которых просто нет.

Записанная проектная ёмкость может быть неверной

Ёмкость в профиле энергопотребления вносит производитель, и она не всегда точна. Это может быть общий заполнитель, округлённое число или значение от другого варианта модели. Если проектная ёмкость неверна, неверным будет и уровень износа, даже если расчётная ёмкость точна.

Заменённые и неоригинальные батареи

Если батарею меняли, исходная проектная ёмкость больше не применима. Замена с другим номиналом или батарея, контроллер заряда которой ещё не «изучил» новый элемент, может несколько циклов зарядки давать путаные показания.

Многоэлементные батареи и быстрая зарядка

Некоторые телефоны используют два элемента для поддержки более быстрой зарядки. В зависимости от того, как железо сообщает данные, приложение может видеть значения одного элемента, обоих или их комбинацию. Быстрая зарядка также может вызывать скачки показаний тока, что влияет на измерения по сеансу зарядки.

Температура и использование во время измерения

Показания ёмкости зависят от температуры: холодная батарея кажется менее ёмкой, чем тёплая. Активное использование во время зарядки тоже искажает картину, потому что часть входящего тока идёт прямо на экран и процессор, а не в батарею.

Ограничения инструментов для батареи на Android

Полезно знать, что любое стороннее приложение для батареи может, а чего не может.

К чему приложения обычно имеют доступ

Обычные приложения Android, как правило, могут читать:

• Уровень заряда (в процентах)
• Состояние зарядки и источник питания
• Напряжение и температуру
• Базовый статус состояния (например, «хорошее» или «перегрев»)
• На многих устройствах — счётчик заряда и мгновенный ток

К чему приложения обычно не имеют доступа

• Подробные данные о состоянии. В Android 14 появилось публичное количество циклов зарядки, хотя заполняют его не все устройства. Более подробные поля, такие как состояние батареи и дата производства, доступны только системным приложениям, а некоторые производители показывают сведения о состоянии лишь в собственных настройках или диагностических приложениях.
• Внутренние данные контроллера заряда. Низкоуровневые файлы батареи обычно закрыты для приложений без root-доступа.
• Прямое измерение. Приложение читает то, что сообщает система. Подключить измерительный прибор к батарее оно не может.

Статус «состояния» очень грубый

Базовое поле состояния, которое предоставляет Android, предназначено для сигнализации о серьёзных проблемах, например перегреве или отказе элемента. Батарея со значительным износом часто всё равно сообщает «хорошее». Поэтому приложения рассчитывают износ по данным о ёмкости, а не полагаются на это поле.

Как получить более надёжные показания

Сделать железо точнее нельзя, но можно уменьшить шум:

1. Проверьте проектную ёмкость. Сравните значение в приложении с официальными характеристиками телефона. Исправьте его, если приложение позволяет ручной ввод.
2. Измеряйте за несколько зарядок. Одно показание — лишь снимок. Тенденция за неделю-две гораздо показательнее.
3. Заряжайте в широком диапазоне. Оценки по сеансу точнее, когда батарея заряжается на большой отрезок, например примерно с 20% до 100%.
4. Во время измерения нагружайте телефон поменьше. Избегайте игр, видеозвонков и навигации во время сеанса измерения.
5. Измеряйте при комнатной температуре. Не проводите измерения, когда телефон холодный или горячий.
6. Дайте новой батарее время. После замены подождите несколько полных циклов зарядки, прежде чем доверять цифрам.
7. Используйте обычное зарядное устройство. Если с быстрой зарядкой показания скачут, попробуйте для сеансов измерения стандартное зарядное устройство.

Как пользоваться Battery Wear Level

Battery Wear Level — приложение Banana Studio для наблюдения за батареей. Оно показывает проектную ёмкость, ёмкость при полном заряде, уровень износа и ток зарядки или разрядки в мА, а также общие сведения об оборудовании. Оно работает с данными, которые сообщает ваше устройство, поэтому всё сказанное в этом руководстве относится и к нему: результаты зависят от железа и полезнее всего как тенденция. На странице приложения перечислены протестированные устройства, в том числе такие, на которых сведения о батарее недоступны вовсе.

Чтобы начать:

• Установите Battery Wear Level со страницы приложения или из Google Play.
• Сравните показанную проектную ёмкость с официальными характеристиками телефона.
• Прежде чем делать выводы, проверьте показания ещё раз после нескольких зарядок в условиях, описанных выше.

Если хотите следить за температурой и током зарядки во время измерения, Battery Quick Tile показывает процент заряда, температуру, напряжение, ток и мощность в плитке быстрых настроек.

Как понимать результат

Нет единого числа, при котором батарею обязательно нужно менять. Важнее всего, хватает ли телефона на ваш день. Если уровень износа стабильно растёт и время работы больше вас не устраивает, возможно, пора подумать о замене батареи. Если число выглядит неправдоподобно, например отрицательный износ, сначала проверьте проектную ёмкость, а затем соберите больше показаний.

Считайте уровень износа полезным ориентиром, а не приговором. При таком подходе он многое расскажет о том, как стареет ваша батарея и как на неё влияют ваши привычки зарядки. О повседневных причинах сокращения времени работы читайте в статье Почему батарея телефона со временем разряжается быстрее?