バッテリーのキャリブレーション

キャリブレーションを行わないと、充電パーセンテージの表示が不正確になり、デバイスの動作が不安定になることがあります。例えば、新しいバッテリーが「半分」充電されていると表示されていても突然シャットダウンしたり、バッテリー残量がほとんどない状態でも数時間動作し続けたりするような現象が発生します。

スマートフォンおよびタブレットの場合:

1. 100%まで充電し、その後少なくとも2時間は充電状態を維持します。
2. バッテリーが切れてデバイスがシャットダウンするまでデバイスを使用します。
3. 途中で止めることなく、再び100%まで充電します。

ノートパソコンの場合:

1. 100%まで充電し、その後少なくとも2時間は充電状態を維持します。
2. 充電器を外し、通常通り使用してバッテリーを消費させます。
3. バッテリー残量低下の警告が表示されたら、作業中のデータを保存します。
4. バッテリー残量低下によりスリープモードに切り替わるまでノートパソコンの電源をオンにしたままにします。
5. 少なくとも5時間放置してから、再び100%まで途切れることなく充電します。

この手順は、バッテリーの寿命期間中に正しくキャリブレーション状態を維持するため、定期的に（約1か月に1回程度）行うのが最善です。バッテリーの状態や経年変化に応じて、表示データの誤差を最小限に抑えることが可能です。

バッテリーのキャリブレーションに関する詳しい読み物として、こちらのページをご覧ください。また、充電インジケーターに関するこちらの記事も参考になります。以下にその要約をまとめました。

根本的な問題は、バッテリーに蓄えられたエネルギー量を常に正確に把握する方法が存在しないことにあります（バッテリーは常に変化して劣化する電気化学的な蓄電システムであり、充電のたびに挙動が完全に同じになることはありません）。実用上の唯一の信頼できる評価方法は、バッテリーを完全に充電してから完全に放電し、その差を測定すること（いわゆるクーロンカウンタ）です。もちろん、バッテリー残量を確認するたびにこれを行うことはできないため、間接的な方法を使う必要があります。使用に関するすべてのデータを保存し、それを利用して各瞬間の充電パーセンテージを計算します。時間の経過とともに、計算は徐々にずれが生じ、精度が低下します。また、新品のバッテリーの場合、参照すべきデータがないため、この手順は的外れなものになります。キャリブレーションは、「完全充電」と「完全放電」という新しい基準点をバッテリー管理システムに入力することで、これらの推定精度を維持するのに役立ちます。これにより、推測に頼る必要がなくなります。目隠しをしてロバの尻尾をつけるようなゲームに近い状態ですが、キャリブレーションを行うことで管理システムに「ねえ、ロバは『あっち』にいるよ」と教えてあげることができるのです。

まさにそこが問題の核心です。これらの「完全充電」と「完全放電」という指標をどのように更新するのでしょうか？前述のBattery Universityのリンク先ページでは次のように説明されています。

「精度を維持するため、スマートバッテリーは定期的にキャリブレーションを行う必要があります。デバイス内で『バッテリー残量低下』と表示されるまで放電し、その後再充電します。完全放電が『放電』の基準を設定し、完全充電が『充電』を設定します。この2つの基準を結ぶ直線によって、充電状態が推定されます。時間の経過とともに、この線は次第に不鮮明になり、バッテリーの再キャリブレーションが必要になります。図2は、完全放電と完全充電の指標を示しています。」

「図2：完全充電と完全放電の指標。キャリブレーションは、完全充電、放電、再充電を行った際に行われます。これはバッテリーのメンテナンスの一環として、デバイスで直接行うか、バッテリーアナライザーを使用して行われます。」

ここで注意すべき点が2つあります。（1）このページによると、ただ放電して充電するだけでは不十分であり、完全充電の状態から開始する必要があります。さらに（2）「完全放電」という用語は曖昧です。図では完全放電の目安が10%であることを示唆しているように見えますが、解決しようとしている問題はパーセンテージ表示が正確ではないという点です。バッテリー表示が不正確な場合に、どうやって「10%以下」まで放電したと判断できるのでしょうか？判断できません！例えば、私たちは「バッテリー残量低下」の警告が出た後も、残量1%と表示されたまま数時間フル稼働し続けるバッテリーをいくつか取り付けたことがあります。要するに、バッテリーを「10%以下」に放電して「キャリブレーション」することはほとんど意味がありません。これは、燃料計が壊れた車を誰かに渡し、インジケーターが1/4を指すまで走るように言うようなものです。

上記のグラフは、ユーザーに示されるパーセンテージではなく、バッテリーの実際の化学的状態を示していると解釈すべきでしょう。表示データを提供するソフトウェアは、実際の化学的状態が約10%の充電値にあるときに、バッテリー残量がほぼゼロであると主張することがあります。これは、バッテリーが損傷したり、システムが再起動できなくなったりするような安全基準を下回ることがないよう、意図的に行われています。要するに、安全上の理由からシステムは電力が少し残っている状態で自動的にシャットダウンしますが、ユーザーにはその予備量が表示されません。前述の記事のコメント欄でもこのように指摘されています：

• バッテリー残量低下の警告は、データ消失を防ぐための手段としてデバイスのソフトウェアに実装されており、バッテリー管理システムとは完全に独立しています。
• 電力が不足して自動的にシャットダウンするまでデバイスを起動し続けたとしても、バッテリー管理システムはバッテリーパックの損傷を防ぐために十分な充電レベルを維持します。
• 画面に表示されるバッテリー残量インジケーターは、実際には使用可能な充電量であり、バッテリーの絶対的な充電レベルではありません。これが、警告を自由に設定できる理由です。これはバッテリーを保護するためのものではなく（それは管理システムが自動的に行います）、作業内容を保存したり充電器を接続したりするための時間を与えるためのものです。
• したがって、デバイスのバッテリーをキャリブレーションする場合は、警告が表示された後もシャットダウンするまで稼働させ続け、その後に再充電を行う必要があります。そうしないと、バッテリー管理システムで放電基準を記録するために十分な放電が行われず、キャリブレーションの試みが不完全なものになってしまいます。

留意すべき点は、2つの異なる（しかし相互に関連する）システムが存在することです。バッテリーの健全性を評価・制御する「バッテリー管理システム」と、最初のシステムからデータを読み取って充電レベルや状態を表示し、設定された基準（低バッテリー設定によるシャットダウンなど）に応答する「ソフトウェアユーザーインターフェース（および関連する電源制御ソフトウェア）」です。

Appleの公式バッテリーキャリブレーション手順を確認できればよいのですが、新しいバッテリーは工場出荷時にキャリブレーションされており、ユーザーによる交換は想定されていないため、サポートサイトから情報が消されているようです。いずれにせよ、様々なフォーラムで以下の手順が引用されています：

ノートパソコンのバッテリーをキャリブレーションする場合:

1. MagSafe充電器を接続し、バッテリーを完全に充電します。
2. バッテリーが完全に充電されると、MagSafeコネクタのライトが緑色に変わり、メニューバーのバッテリーアイコンが充電済みであることを示します。
3. バッテリーを完全充電の状態で少なくとも2時間放置します。
4. この間は、電源アダプターが接続されていればコンピュータを使用しても構いません。
5. コンピュータの電源を入れたまま電源アダプターを外し、そのまま使用を続けます。
6. バッテリー残量低下の警告が表示されたら、作業中のデータを保存してすべてのアプリケーションを閉じます。コンピュータが自動的にスリープモードに切り替わるまで電源を入れたままにします。
7. コンピュータがスリープ状態になったら、電源を切るか、少なくとも5時間放置します。
8. 電源アダプターを接続し、バッテリーが再び完全に充電されるまでそのままにしておきます。

Appleも、システムがいつバッテリーが完全に充電または放電されたかを完璧に把握しているとは考えておらず、キャリブレーションを進める前に2時間余分に時間をかけて確認したいと考えているようです。

これは私たちが学んだ内容と一致しており、インターネット上で見られる他のDIYのバッテリーキャリブレーション手順とも合致しています。