Ladestrom bei Handys?

[medi]

Hi,

Da ich grad auf der Suche nach nem Netzteil für mein Handy bin, musste ich feststellen, dass es irgendwie kaum noch Netzteile mit <2A Ladestrom gibt. Teilweise sind es mittlerweile 2,4A bis 3A. Klar wird damit das Handy schneller geladen aber schadet das nicht dem Akku? Hab noch irgendwo im Hinterkopf, dass man Akkus eher langsam laden sollte. Ist das falsch?

[Muselbert]

Wobei die Gesamtkapazität des Akkus ja auch gestiegen ist. Mein HTC Desire hatte 1400mAh, mein jetziges Nexus 6P 3450mAh. Also ca. 2.5x so viel. Sprich auf die Kapazität gerechnet ist der Ladestrom kaum gestiegen, wenn man mal von Qualcomms Fastcharge etc absieht.

[N0Thing]

Zumindest bei Media Markt lagen die günstigen Ersatzladegeräte mit Micro-USB bei 1,2-1,5A. Ich würde versuchen, möglichst nah an die Werte des originalen Netzteils zu kommen. Generell gilt bei den meisten Akku-Varianten, dass ein zu hoher Ladestrom zu einer höheren Belastung und Verschleiß führen kann.

[Argo Zero]

Ich bin jetzt kein Physik-Mike, aber die Ampere Angabe ist die Stromstärke. Wie schnell der Akku beladen wird (in Volt) regelt die Elektronik des Phones. Ergo kannst du ein 5A Netzteil verwenden, was nur bedeutet, dass du uU damit 3 Phones gleichzeitig laden kannst.
Korrigiert mich, falls ich als Physik-Mike total daneben liegen sollte ;)

[Blackbird23]

Den Ladestrom (und bei Quickcharge auch die Ladespannung) handeln Ladegerät und Smartphone sowieso selbständig aus. Kannst also ruhig eins mit großer Stromstärke nehmen. Das Handy zieht nur so viel wie es auch verkraften kann.

[Zergra]

Genau, die Ladeelektronik vom Handy nimmt sich was sie braucht. Die 5A wären ja nur das maximale, was das Ladegerät zur Verfügung stellen kann. Da braucht man sich echt keine Gedanken machen.

[medi]

Ah ok danke. Dann bestell ich mal was modernes :up:

[lumines]

Wichtig ist vor allem, dass auch die entsprechende Kodierung des Smartphones unterstützt wird. Ansonsten wird eventuell eine zu langsame Ladegeschwindigkeit ausgehandelt. Moderne Ladegeräte haben dafür integrierte Chips, welche je nach angestecktem Gerät andere Kodierungen benutzen. Die von Anker sind da eigentlich ziemlich flexibel und auch qualitativ total in Ordnung. Gibt natürlich auch andere Hersteller, aber bei Ladegeräten kann man praktisch blind bei Anker kaufen.

Die proprieträren Fast-Charge-Ladetechnologien gehen übrigens meistens nur mit speziell zertifizierten Ladegeräten. Das steht aber auch meistens dabei. Die sind noch einmal unabhängig von den gängigen Ladealgorithmen und verändern einige der Parameter stärker. Ich meine bei Quick Charge braucht die Hardware auch eine Temperaturüberwachung, daher können das auch nicht pauschal alle Ladegeräte (von der Leistung mal ganz abgesehen). Zum Verschleiß ließt man relativ wenig, aber bei anderen Unternehmen (Tesla, Apple, Philips) scheint das kein Problem zu sein. Technisch ist das jedenfalls eine ziemlich faszinierende Sache.

Hier kann man ein bisschen mehr über die Hintergründe lesen: http://lygte-info.dk/info/USBinfo%20UK.html

[Mosher]

Ich bin jetzt kein Physik-Mike, aber die Ampere Angabe ist die Stromstärke. Wie schnell der Akku beladen wird (in Volt) regelt die Elektronik des Phones. Ergo kannst du ein 5A Netzteil verwenden, was nur bedeutet, dass du uU damit 3 Phones gleichzeitig laden kannst.
Korrigiert mich, falls ich als Physik-Mike total daneben liegen sollte ;)
Oh Je :D

Für die Ladegeschwindigkeit des Akkus ist nur entscheidend, welcher Strom gerade in den Akku "gedrückt" wird - Die dafür benötigte Spannung ergibt sich daraus automatisch.


Man darf hier auch nicht die Spannung, die an der Ladeschaltung anliegt mit der Spannung am Akku verwechseln. Zwischen USB-Stecker und Akku liegt eben die Ladeelektronik. Für höhere Leistungen ist es von Vorteil, die Spannung zu erhöhen, um damit bei gleicher Leistung den Strom zu verringern, da mit höheren Strömen auch höhere Verluste im Laderegler und Spannungsabfall auf den Leitungen auftreten. Das hat aber nichts mit der Spannung und Strom am Akku zu tun! Die Spannung steigt nach wie vor nur in Abhängigkeit des hereingedrückten Stroms an, 2A Strom@4.2V Akku können theoretisch auch über xA Strom@5V USB übertragen werden, doch kommt man dann irgendwann der Stromtragfähigkeit der Kabel und Stecker, sowie der Spezifikation in die Quere.

Siehe:

Den Ladestrom (und bei Quickcharge auch die Ladespannung) handeln Ladegerät und Smartphone sowieso selbständig aus. Kannst also ruhig eins mit großer Stromstärke nehmen. Das Handy zieht nur so viel wie es auch verkraften kann.

Und das betrifft eben nur die Spannung am Laderegler am Smartphone-Ende der USB-Schnittstelle, nicht die am Akku ^^

Zur kleinen Korrektur noch: Das Handy sollte nur so viel ziehen, wie es auch verkraften kann. Leider ist dies nicht immer gewährleistet, da sowohl Smartphone-Hersteller, als auch Hersteller von Ladegeräten nicht immer konform nach
http://www.usb.org/developers/docs/devclass_docs/BCv1.2_070312.zip

entwickeln. So kann es zu ganz wilden Kombinationen kommen, bei denen ein Smartphone dauerhaft 1.3A aus einem 500mA-Port zieht und keiner der beiden irgendwie auf die Idee kommt, den Strom zu begrenzen. (Das ist dann aber sowieso eine Fehlentwicklung, nicht nur eine Missachtung der Spec.)

Das selbe Smartphone funktioniert aber mit anderen Ladern und Hubs einwandfrei, der Lader ebenso mit anderen Smartphones.
Leider kein Einzelfall.


Wichtig ist vor allem, dass auch die entsprechende Kodierung des Smartphones unterstützt wird. Ansonsten wird eventuell eine zu langsame Ladegeschwindigkeit ausgehandelt. Moderne Ladegeräte haben dafür integrierte Chips, welche je nach angestecktem Gerät andere Kodierungen benutzen. Die von Anker sind da eigentlich ziemlich flexibel und auch qualitativ total in Ordnung. Gibt natürlich auch andere Hersteller, aber bei Ladegeräten kann man praktisch blind bei Anker kaufen.

Die proprieträren Fast-Charge-Ladetechnologien gehen übrigens meistens nur mit speziell zertifizierten Ladegeräten. Das steht aber auch meistens dabei. Die sind noch einmal unabhängig von den gängigen Ladealgorithmen und verändern einige der Parameter stärker. Ich meine bei Quick Charge braucht die Hardware auch eine Temperaturüberwachung, daher können das auch nicht pauschal alle Ladegeräte (von der Leistung mal ganz abgesehen). Zum Verschleiß ließt man relativ wenig, aber bei anderen Unternehmen (Tesla, Apple, Philips) scheint das kein Problem zu sein. Technisch ist das jedenfalls eine ziemlich faszinierende Sache.

Hier kann man ein bisschen mehr über die Hintergründe lesen: http://lygte-info.dk/info/USBinfo%20UK.html

Das fett markierte ist leider eine miese Stolperfalle in Sachen USB-Entwicklung.
Mittlerweile funktioniert es etwas besser und man kann sich einigermaßen darauf verlassen, dass nach Spec. entwickelt wird, das war aber in den letzten Jahren alles andere als selbstverständlich.

Deshalb sind eben solche ICs, deren "Algorithmus" daraus besteht, einfach sämtliche Kombinationen an einstellbaren Impedanzen und Spannungen an den Datenleitungen durchzutackern, bis irgendwann die richtige Kombination herauskommt, nötig. Traurig irgendwie.

Dabei ist die Spec. (http://www.usb.org/developers/docs/devclass_docs/BCv1.2_070312.zip) eigentlich nicht so schwer zu verstehen




Hier ein Auszug einer Application note von Maxim Integrated:

Wrap Up
Charging from USB can take many forms, governed by the unique requirements of each USB device. The USB Battery Charging Specification. Rev 1.1 finally adds much needed uniformity to what was previously an ad hoc charging activity. The adoption of BC1.1 should lead to reduced cost for manufacturers and consumers, and greater interoperability as standard adapters emerge. Nevertheless, the USB guidelines only cover how power is to be taken from the port; they still leave power-management architectures and charging specifics open to interpretation. That is where Maxim's broad spectrum of charging devices becomes important, as they can help speed the design of safe and reliable battery chargers for nearly any USB-connected portable device.

https://www.maximintegrated.com/en/app-notes/index.mvp/id/4803#9

Zum Thema Verschleiß:

Hohe Temperaturen sind immer doof, aber ein ebenso entscheidender Faktor für die Zyklenfestigkeit ist der Umfang eines Zyklus.
https://abload.de/img/unbenannt99y1q.jpg

[Mark3Dfx]

Nach der Tabelle sollte ich also einen Akku als nie unter 65% ent- und nie über 75% laden?
Bleiben ja satte 10% zur Nutzung übrig.

Klappt vielleicht im Elfenbeinturm, mit der Realität hat das sicher nichts zu tun :rolleyes:

[Mosher]

Nein, denn 6000 Zyklen zu 10% sind wohl weniger als 6000 Zyklen zu 50%.
Diagramme lesen will gelernt sein ;)

Die türkise Linie ist hier mehr oder weniger das Optimum.

[30% - 70%]- Zyklen kann man grob sagen. Das liegt vor allem daran, dass Li-Ion-Akkus im oberen und unteren Grenzbereich überproportional beansprucht werden und somit ein Vermeiden diese Betriebszustände auch überproportional mehr Zyklenfestigkeit im Vergleich zur verlorenen effektiven Energiedichte bringt.

Siehe zB auch hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Ionen-Akkumulator


Spezifische Energie und Energiedichte
Anwendungen, die eine besonders lange Lebensdauer benötigen, beispielsweise für den Einsatz in Elektroautos, laden und entladen den Lithium-Ionen-Akku oft nur teilweise (z. B. von 30 bis 80 % statt von 0 bis 100 %), was die Zahl der möglichen Lade-Entlade-Zyklen überproportional erhöht, aber die nutzbare Energiedichte entsprechend absenkt.

[medi]

Also wenn ich das richtig sehe habe ich im Fall, dass ich meinen Akku vergewaltige (also so nutze wie momentan ... auf 20% runter und dann auf 100% hoch) immer noch 4000 Ladezyklen? Heisst mache ich das jeden Tag würde mein Akku trotzdem >10 Jahre halten? Bekanntlich stehen ja die Chancen gut, dass LiIo Akkus nach 3 Jahren langsam die Mücke machen. Ist das dann einfach falsch/veraltet und die Dinger können mittlerweile mind. 10 Jahre halten oder wie muss ich das verstehen? Quasi als Regel: Halte deinen Akkustand immer zw. 25% und 90% und du musst dir nie Gedanken über nen Austausch machen (zumindest nicht innerhalb von 10 Jahren)?

[Wuzel]

Also wenn ich das richtig sehe habe ich im Fall, dass ich meinen Akku vergewaltige (also so nutze wie momentan ... auf 20% runter und dann auf 100% hoch) immer noch 4000 Ladezyklen? Heisst mache ich das jeden Tag würde mein Akku trotzdem >10 Jahre halten? Bekanntlich stehen ja die Chancen gut, dass LiIo Akkus nach 3 Jahren langsam die Mücke machen. Ist das dann einfach falsch/veraltet und die Dinger können mittlerweile mind. 10 Jahre halten oder wie muss ich das verstehen? Quasi als Regel: Halte deinen Akkustand immer zw. 25% und 90% und du musst dir nie Gedanken über nen Austausch machen (zumindest nicht innerhalb von 10 Jahren)?

Temperatur und entlade Zyklen sind auch Faktoren....
Gerade beim Laden, wenn die da wirklich von konstant 20C° ausgehen, ist das Ding weit weg von der Praxis...

[lumines]

Also wenn ich das richtig sehe habe ich im Fall, dass ich meinen Akku vergewaltige (also so nutze wie momentan ... auf 20% runter und dann auf 100% hoch) immer noch 4000 Ladezyklen? Heisst mache ich das jeden Tag würde mein Akku trotzdem >10 Jahre halten? Bekanntlich stehen ja die Chancen gut, dass LiIo Akkus nach 3 Jahren langsam die Mücke machen. Ist das dann einfach falsch/veraltet und die Dinger können mittlerweile mind. 10 Jahre halten oder wie muss ich das verstehen? Quasi als Regel: Halte deinen Akkustand immer zw. 25% und 90% und du musst dir nie Gedanken über nen Austausch machen (zumindest nicht innerhalb von 10 Jahren)?

Das Diagramm zeigt natürlich ziemlich optimale Gegebenheiten. Das hat man zu Hause eher selten.

Ich würde einfach die Extremzustände meiden. Niemals unter 0°C laden (falls das Gerät das überhaupt zulässt), niemals bei direkter Sonneneinstrahlung auf das Gerät laden und extreme Ladezustände (nie zu tief entladen, nicht ewig am Ladegerät stecken lassen) meiden. Man will das Gerät ja auch irgendwie nutzen.

Ich lade meistens einfach dann, wenn der Akkustand langsam gegen 30% geht. Passiert eher selten, dass ich einmal unter 25% komme. Mit den steigenden Kapazitäten ist das eigentlich auch der normale Stand, den ich abends erreicht habe. Mein Moto G4 hat nach einem Jahr jedenfalls nicht spürbar an Kapazität verloren.

Man muss auch sagen, dass ab einem bestimmten Punkt der Verschleiß an anderen Komponenten wohl schwerer wiegt als am Akku. Ich wäre sehr für wechselbare Akkus, wenn man denn originale Akkus bekommen würde, aber bis jetzt habe ich bei den wenigsten Geräten Probleme mit dem Akku gehabt. Nur mein Nexus 4 ist irgendwann nach drei Jahren ausgestiegen, aber das war bisher mein einziges Gerät, bei dem der Akku schlappgemacht hat. Allerdings muss ich zugeben, dass es im Sommer auch einige etwas unheilige Nutzungsweisen mitgemacht hat. Z.B. in einem brütend heißen Auto als Notfallnavi, während es von einer Powerbank geladen wurde und solche Sachen eben. Sollte man natürlich eher meiden.

Damit erreicht man natürlich nicht die 4000 Zyklen, aber unter normalen Umständen wird man so innerhalb eines normalen Nutzungszeitraums keine größeren Probleme haben. Moderne Lithium-Ionen-Zellen sind schon etwas langlebiger als noch von vor zehn Jahren. Gerade in Smartphones hat man ja auch eher Lithium-Polymer-Akkus mit diversen Additiven.

Temperatur und entlade Zyklen sind auch Faktoren....
Gerade beim Laden, wenn die da wirklich von konstant 20C° ausgehen, ist das Ding weit weg von der Praxis...

Das ist vermutlich auch eher die Umgebungstemperatur. 20°C bei 1C hört sich etwas unrealistisch an.

[Mosher]

Temperatur und entlade Zyklen sind auch Faktoren....

Soweit kein Einwand, bis auf dass bei einem DST von 30%-70% natürlich Lade- und Entladezyklus gemeint ist.

Einfluss der Temperatur (Beispiel!)
https://abload.de/img/unbenannto8lad.jpg

Ein normales Nutzungsprofil (Oft nah am Körper getragen, meistens morgens auf 100% aufgeladen und dann langsam leer werden lassen, abends bei 20-30% anstecken) ist quasi das schädlichste, das man machen kann ^^


Gerade beim Laden, wenn die da wirklich von konstant 20C° ausgehen, ist das Ding weit weg von der Praxis...
So pauschal lasse ich das nicht gelten.
Was ist "weit weg" ?
Von welcher Praxis sprichst du? Li-Ion-Akkus haben eine recht große thermische Masse und werden in embedded systems üblicherweise weit langsamer warm als der Rest der Schaltung. Andererseits werden unsere Akkupacks, die mit 1000A geladen werden, schon irgendwie warm.

Hier das Temperaturverhalten eines passiv gekühlten 2S1P-Packs bei 0.3C-Ladestrom in der Klimakammer bei 40°C. Der Ladevorgang startet beim zweiten "Knick" in der Systemtemperatur.
https://abload.de/img/dsw1lc7.jpg

Das Diagramm zeigt natürlich ziemlich optimale Gegebenheiten. Das hat man zu Hause eher selten.

Ich würde einfach die Extremzustände meiden. Niemals unter 0°C laden (falls das Gerät das überhaupt zulässt), niemals bei direkter Sonneneinstrahlung auf das Gerät laden und extreme Ladezustände (nie zu tief entladen, nicht ewig am Ladegerät stecken lassen) meiden. Man will das Gerät ja auch irgendwie nutzen.

Ich lade meistens einfach dann, wenn der Akkustand langsam gegen 30% geht. Passiert eher selten, dass ich einmal unter 25% komme. Mit den steigenden Kapazitäten ist das eigentlich auch der normale Stand, den ich abends erreicht habe. Mein Moto G4 hat nach einem Jahr jedenfalls nicht spürbar an Kapazität verloren.

Man muss auch sagen, dass ab einem bestimmten Punkt der Verschleiß an anderen Komponenten wohl schwerer wiegt als am Akku. Ich wäre sehr für wechselbare Akkus, wenn man denn originale Akkus bekommen würde, aber bis jetzt habe ich bei den wenigsten Geräten Probleme mit dem Akku gehabt. Nur mein Nexus 4 ist irgendwann nach drei Jahren ausgestiegen, aber das war bisher mein einziges Gerät, bei dem der Akku schlappgemacht hat. Allerdings muss ich zugeben, dass es im Sommer auch einige etwas unheilige Nutzungsweisen mitgemacht hat. Z.B. in einem brütend heißen Auto als Notfallnavi, während es von einer Powerbank geladen wurde und solche Sachen eben. Sollte man natürlich eher meiden.

Damit erreicht man natürlich nicht die 4000 Zyklen, aber unter normalen Umständen wird man so innerhalb eines normalen Nutzungszeitraums keine größeren Probleme haben. Moderne Lithium-Ionen-Zellen sind schon etwas langlebiger als noch von vor zehn Jahren. Gerade in Smartphones hat man ja auch eher Lithium-Polymer-Akkus mit diversen Additiven.



Das ist vermutlich auch eher die Umgebungstemperatur. 20°C bei 1C hört sich etwas unrealistisch an.
Alles richtig. Der normale Lebenszyklus eines Smartphones wird vermutlich von dem seines Akkus deutlich überschattet.

Ein Hinweis noch: Das 1C an der y-Achse bedeutet nicht, dass immer mit 1C geladen wird. Es gibt die Restkapazität des Akkus bei Entladung mit 1C an. Dauerhaftes Laden mit 1C dürfte bei so gut wie jeder Li-Ion-Akku weit außerhalb der empfohlenen Spec. liegen.

Weiterhin ist dieses Diagramm quantitativ nicht allgemeingültig für jeden Typ Li-Ion, qualitativ zeigt es allerdings eine allgemeine Tendenz an.

[Eisenoxid]

Nein, denn 6000 Zyklen zu 10% sind wohl weniger als 6000 Zyklen zu 50%.
Diagramme lesen will gelernt sein ;)

Ein "Zyklus" ist aber normalerweise als Laden+Entnahme der Gesamtkapazität des Akkus definiert. Wenn du daher von 30-80% lädst, hast du erst nach zwei Lade-/Entladevorgängen einen kompletten "Zyklus" erreicht.
(Das Wort Zyklus impliziert natürlich etwas anderes...insofern ist die Definition etwas ungünstig)

Zum Altern der Akkus:
In der Praxis sorgen wohl eher hohe Temperaturen (beim Laden und Abrufen von Leistung) zusammen mit hohen Ladeständen über lange Zeiträume (nachts am Kabel hängen lassen) für vorzeitiges Altern des Akkus.

Praxistipp daher: Nicht über Nacht am Kabel lassen (sondern z.B. abends aufladen) und Handy nicht in der prallen Sonne liegen lassen (v.a. beim Laden) - im Endeffekt was lumines auch geschrieben hat.

[Wuzel]

Wir reden noch immer über Handys.
Die Entladung ist selten konstant, die Temperatur auch nicht. Zumal beim Laden zum Teil ü 40C° Akku-Temp nicht ungewöhnlich sind....

Die Ladeschaltungen nehmen die Temperatur mit in die Bewertung. Ein Handy in die Sonne gelegt kriegst du nicht mehr, oder kaum geladen ;)

Und bei den High-End Soc sieht es ähnlich aus, wenn er 'hochdrehen' will - Akku zu heiß, nix Speed...

Sehrt komplexes Thema. Man sollte nur nicht noch embedded gedöns mit rein bringen, da dort andere Bedingungen herrschen - bzw. besser kontrollierbar sind.

Es ist egal wie man es dreht oder wendet, einfach nutzen das Ding und auf die Lade/Entlade Elektronik des Handy Schraubers vertrauen.

Übrigens sind bei Android oft '100%' in Wahrheit um die '90%' Akku ;)

[Mosher]

Mir brauchst du das alles nicht zu sagen, ich weiß wie komplex BMS sind, aber auch, dass öfter mal in die Trickkiste gegriffen wird, um den User nicht zu verunsichern.
Wenn der jedes Detail sehen würde, würde er sich vermutlich gar nicht mehr trauen, das Teil an den Lader zu hängen.

[Wuzel]

Mir brauchst du das alles nicht zu sagen, ich weiß wie komplex BMS sind, aber auch, dass öfter mal in die Trickkiste gegriffen wird, um den User nicht zu verunsichern.
Wenn der jedes Detail sehen würde, würde er sich vermutlich gar nicht mehr trauen, das Teil an den Lader zu hängen.

Es hat ja auch einen tiefen Hintergrund, warum man die Akku Technologie erst gut 10 Jahre später wirklich breit eingesetzt hat ;)

Und es ging einiges schief, egal ob bei Sony oder Samsung...