智能手机已经成为我们日常生活中不可替代的商品。无论是职业还是个人生活，每项任务都以某种方式与这些设备相关联。为了迎合我们日益增长的依赖性，这些智能手机正变得愈发强大。强劲的处理器、更大的存储空间，以及改进的摄像头是每个买家都在寻求的功能。
除操作系统之外，消费者还使用各种应用程序，这些应用程序使用智能手机的不同传感器和处理能力。所有这些进程都需要电源来运行，对于移动设备，电源就是电池。这些电池必须不时充电，以保持进程正常运行。因此，更长的电池寿命是选择智能手机的另一个重要标准。与电池寿命优化相关的技术并没有与智能手机行业的其他垂直行业同步发展。
延长智能手机的电池寿命可以通过硬件和软件技术来实现。改变硬件也意味着安装更大的电池，但这意味着智能手机的尺寸增加。设计高效电源管理单元和高能效集成电路 (IC) 是一个可行的解决方案。此外，对操作系统进行软件改进，以管理电池密集型应用程序并合理利用可用电池电量，也被视为该问题的另一个潜在解决方案。在本文中，将讨论优化智能手机电池寿命的软件和硬件技术。
软件电源管理技术
具有更高处理能力和更快互联网连接的现代智能手机的巨大普及，也增加了 Android 和 iOS 中数据和硬件密集型应用的数量。WhatsApp、Instagram、Skype 等应用不仅需要 CPU 资源，还需要全天候的互联网连接。研究表明，在空闲状态下，互联网使用约占功耗的 62%。此外，当频繁交换小数据包时，3G/4G 比 Wi-Fi 消耗更多电池电量。
数据压缩、数据包聚合和批处理调度等多种软件技术可用于优化电池寿命。智能手机上不同应用的随机数据传输会消耗更多电池电量，因此可以使用批处理调度机制来最大化睡眠时间，并通过应用程序的周期性数据传输来最小化唤醒频率。
将数据从 3G/4G 卸载到 Wi-Fi 是延长电池寿命的另一种有效方式，因为与 3G/4G 相比，Wi-Fi 的数据传输效率更高。另一种软件技术是将 CPU 密集型软件等较高的计算任务卸载到云上进行计算。这种策略可以用于在移动设备上操作 Office 365 和 MATLAB 等软件，但涉及云和设备之间的额外通信成本。应用状态代理 (ASP) 是另一种技术，可抑制不仅使用 CPU 资源，还使用互联网数据的后台应用程序并将其转移到另一台设备上，并且仅在收到请求时才在该设备上调用出来。
硬件电源管理技术
不同的嵌入式系统、芯片、处理器和传感器集成在一起，同步工作，使这些移动设备变得智能。它的每个硬件设备在运行时都要消耗电能。在所有这些电子模块中，收发器模块消耗的功率最大，因为它长时间保持活动状态以接收传入的数据包。为优化这些数据包的数据传输，已经对各种软件技术开展讨论。数字信号处理器 (DSP) 是这些收发器模块的关键组件，用于处理大量多媒体数据。降低这些 DSP 的电源电压是降低功耗的直接方法。
为延长电池寿命，智能手机的 DSP 在通话期间需要低功耗、高吞吐量的乘累加 (MAC)，在等待期间需要低功耗的间歇操作。1V 多阈值 CMOS 电路通过简单的并行架构和采用嵌入式处理器的电源管理技术满足这些要求，该处理器与适合电源控制的改进型 DFF 一起使用。
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除了处理器和收发器之外，屏幕也是电池电量的主要消耗者。需要背光的 LED 屏幕更耗电，因此可以被 OLED 等更省电的显示器取代，因为 OLED 的耗电量更低。与 LED 和 LCD 显示器不同，OLED 不需要背光，并且 OLED 中的每个像素都有自己独立的颜色和光源。因此，OLED 上的黑色图像完全就是黑的，但 LED 和 LCD 并非如此。
研究表明，电池寿命随着时间的推移而下降也可能是聚偏二氟乙烯 (PVDF) 造成的，PVDF 是一种用于防止电池中石墨阳极剥落的粘合剂。PVDF 不导电，并且由于粘附率低而溶解在电解液中。还提出了一种新的 n 型共轭共聚物，即双亚氨基苊醌对苯 (BP) 粘合剂；它优于传统的基于 PVDF 的粘合剂，增加了电池寿命，并防止了电池老化时的退化影响。
研究人员还提出了一种动态电源管理单元 (PMU)，在智能手机上运行不同的应用时，它可以收集有关处理器和输入/输出设备的不同参数的信息。然后，PMU 将根据收集到的信息提出预测性节能管理方案。
智能手机电源管理展望
智能手机行业在处理能力和其他功能方面的发展速度远远快于电池。研究人员现在正专注于通过软件和硬件手段有效管理可用电池能量的电源管理技术。文章中讨论的不同技术在本质上是大有可为的，正被用于将智能手机的电池寿命延长数倍。