درصد باتری، یک تخمین کاربردی نه یک معیار دقیق!

بسیاری از ما تصور می‌کنیم وقتی نشانگر باتری گوشی عدد ۴۴٪ را نمایش می‌دهد، دقیقاً ۴۴ درصد از ظرفیت آن باقی مانده است. در نگاه اول، این برداشت کاملاً منطقی به نظر می‌رسد، اینطور نیست؟ اما واقعیت این است که این عدد تنها یک تخمین هوشمندانه است، نه یک اندازه‌گیری دقیق.

گوشی شما شارژ باقی‌مانده را «اندازه‌گیری» نمی‌کند، بلکه آن را «تخمین» می‌زند

گوشی‌های اندرویدی امروزی به یک مدار مجتمع ویژه‌ مجهز شده‌اند که جریان الکتریکی ورودی و خروجی از باتری را به صورت لحظه‌ای رصد می‌کند. واحد اندازه‌گیری بار الکتریکی، کولُن است. برای درک بهتر، یک مخزن آب را تصور کنید؛ همان‌طور که می‌توان حجم آب را بر اساس تعداد «قطرات» شمارش کرد، کولُن نیز واحدی برای شمارش بار الکتریکی است. سیستم‌عامل با شمارش تعداد کولُن‌های ورودی و خروجی و با دانستن ظرفیت کل باتری (مخزن)، می‌تواند حدس بزند که چه مقدار شارژ (آب) در آن باقی مانده است. این تکنیک «شمارش کولُن» نام دارد. داده‌های خامی که این سخت‌افزار جمع‌آوری می‌کند، تصویری فوق‌العاده دقیق از وضعیت باتری، حتی در سطح میلی‌ثانیه، به سیستم‌عامل ارائه می‌دهد. اما چالش اصلی زمانی پدیدار می‌شود که نرم‌افزار، این حجم عظیم از داده‌های دقیق را فشرده کرده و در قالب یک عدد درصدیِ ساده به کاربر نمایش می‌دهد. در این مرحله است که دقت فدای سادگی شده و عدد نهایی به یک تخمین کلی تبدیل می‌شود.

علاوه بر این، باتری برخلاف یک مخزن سوخت، یک سیستم الکتروشیمیایی پویاست. عواملی مانند کهنگی باتری، دما و الگوی مصرف کاربر، معادلات را چنان پیچیده می‌کنند که یک تخمین ساده هرگز نمی‌تواند گویای واقعیت باشد. شایان ذکر است که تمام گوشی‌های اندرویدی از این روش پیشرفته استفاده نمی‌کنند. دستگاه‌های اقتصادی‌تر و قدیمی‌تر، صرفاً با سنجش افت ولتاژ باتری، میزان شارژ را حدس می‌زنند. هرچه باتری بیشتر تخلیه شود، ولتاژ آن پایین‌تر می‌آید. این روش به مراتب دقت کمتری دارد و با افزایش عمر یا دمای باتری، خطای آن به شدت بیشتر می‌شود. نکته کلیدی این است: درصدی که مشاهده می‌کنید، همیشه با مقداری خطا همراه است، زیرا حتی در پیشرفته‌ترین سخت‌افزارها نیز، این یک الگوریتم نرم‌افزاری است که وظیفه «هموارسازی» داده‌های خام و ارائه یک تخمین قابل‌فهم را بر عهده دارد.

وقتی آمار باتری با سلامت واقعی آن همگام نیست

هر باتری دارای عمر مفیدی است که با تعداد محدودی «چرخه شارژ» (شارژ کامل از ۰ تا ۱۰۰ درصد و تخلیه آن) تعریف می‌شود. با سپری شدن هر چرخه، ظرفیت واقعی باتری برای ذخیره انرژی به‌طور برگشت‌ناپذیری کاهش می‌یابد. این همان دلیلی است که باعث می‌شود گوشی‌های قدیمی‌تر سریع‌تر شارژ خالی کنند. یک باتری ۵۰۰۰ میلی‌آمپر ساعتی در روز اول، پس از چند سال استفاده سنگین ممکن است در عمل تنها ۲۵۰۰ میلی‌آمپر ساعت ظرفیت داشته باشد. همان‌طور که گفته شد، روش شمارش کولُن برای تخمین شارژ، به دانستن ظرفیت کل «مخزن» وابسته است. حالا تصور کنید اگر سیستم نداند که ظرفیت واقعی مخزن به دلیل فرسودگی به نصف کاهش یافته، شمارش قطرات چه ارزشی خواهد داشت؟

این دقیقاً بزرگ‌ترین نقطه ضعف سیستم‌عامل اندروید است. اندروید همچنان با فرض اولیه کار می‌کند که ظرفیت باتری همان عدد اسمی کارخانه (مثلاً ۵۰۰۰ میلی‌آمپر ساعت) است، حتی اگر در واقعیت نصف شده باشد. به همین دلیل، تخمین درصد باتری در یک گوشی نو بسیار دقیق است، اما با گذشت زمان، این آمار به تدریج از سلامت واقعی باتری فاصله می‌گیرد و ناهماهنگ می‌شود. گوشی‌های پرچمدار تلاش می‌کنند با ردیابی چرخه‌های شارژ، این کاهش ظرفیت را تخمین زده و سیستم را مجدداً کالیبره کنند. با این حال، این راه‌حل نیز کامل نیست، زیرا چرخه‌های شارژ تنها یکی از عوامل کهنگی باتری هستند. عواملی مانند عادات شارژ کاربر (مثلاً شارژ کردن‌های نیمه‌کاره) و دمای محیط، متغیرهای پنهانی هستند که الگوریتم‌ها هنوز در محاسبه دقیق آن‌ها ناتوان‌اند.

درصد باتری: یک تخمین کاربردی، نه یک فاکتور دقیق

شاید برایتان پیش آمده باشد که نمایشگر باتری برای مدتی طولانی روی ۱۰۰٪ یا ۹۹٪ ثابت بماند. ممکن است این عدد برای ۱۵ یا ۲۰ دقیقه بدون تغییر باقی بماند و سپس در عرض پنج دقیقه، ناگهان به ۸۵٪ سقوط کند. در گوشی‌های اندرویدی قدیمی‌تر یا اقتصادی که برای تخمین شارژ به نمودارهای ولتاژ متکی هستند، داده‌های اولیه از همان ابتدا فاقد دقت کافی هستند. زمانی که سیستم‌عامل این ارقام را به یک درصدِ رُند و ساده تبدیل می‌کند، این تخمین از واقعیت دورتر نیز می‌شود. حتی در گوشی‌های مدرن میان‌رده و پرچمدار که جریان واقعی خروجی از باتری را ردیابی می‌کنند، این دستگاه‌ها نیز ناچارند داده‌های خام را در فواصل زمانی معین به سیستم‌عامل ارائه دهند. تخمین نهایی به عواملی مانند فرکانس نمونه‌برداری سیستم‌عامل از این داده‌ها و الگوریتم پردازش آن (مثلاً اینکه آیا فرسودگی باتری را در محاسبات خود لحاظ می‌کند یا نه) بستگی دارد و می‌تواند متغیر باشد.

به همین دلیل است که وقتی به بخش مصرف باتری در تنظیمات گوشی مراجعه می‌کنید تا ببینید هر یک از اجزای نرم‌افزاری و سخت‌افزاری چه مقدار انرژی مصرف کرده‌اند، مجموع درصدهای نمایش داده شده هرگز به ۱۰۰٪ نمی‌رسد.

اپلیکیشن‌های شخص ثالث می‌توانند اطلاعات دقیق‌تری ارائه دهند

برای ارزیابی دقیق‌تر سلامت باتری یک گوشی (به‌ویژه هنگام خرید یک دستگاه دست‌دوم)، بهترین راه، نصب اپلیکیشن‌های شخص ثالث مانند AccuBattery یا BatteryGuru است. این اپلیکیشن‌ها از کاربر می‌خواهند که با یک بار شارژ و تخلیه کامل، یک چرخه کامل را طی کند. پس از انجام این کار، اپلیکیشن آمار مفیدی مانند ظرفیت فعلی باتری در مقایسه با ظرفیت اولیه آن را نمایش می‌دهد. آمار باتری در اندروید هرگز کاملاً دقیق نیست، زیرا این سیستم بسیار پیچیده‌تر از آن است که بتوان عملکرد آن را در قالب یک درصد ساده خلاصه کرد.