Die meisten großen Telefonversionen werden heutzutage mit verbesserten Ladegeschwindigkeiten geliefert. Wie funktionieren Schnellladegeräte und wie werden sie noch schneller? Hier herausfinden.
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Der Aufstieg des Schnellladens
Fast jedes neue Flaggschiff-Handy auf dem Markt bietet eine Art Schnellladefunktion. Hersteller werfen bei der Vermarktung ihrer neuesten Geräte oft Zahlen wie „80% in 30 Minuten“ oder „Vollladung in weniger als einer Stunde“ heraus.
Die weit verbreitete Einführung des Schnellladens ist eine Reaktion auf die zunehmende Telefonnutzung, bei der viele Menschen ihre Telefone mehr als einmal pro Tag aufladen müssen. Es ist auch eine Notwendigkeit. Da die Telefongrößen jedes Jahr größer werden, benötigen sie größere Batterien, um mit dem zusätzlichen Stromverbrauch Schritt zu halten. Ohne Schnellladung müssten wir stundenlang warten, bis unsere Telefone aufgeladen sind.
Auf der einfachsten Ebene erhöht das Schnellladen einfach die Wattzahl (W), die an den Akku eines Telefons geliefert wird. Ein einfacher USB-Port sendet 2,5 W an das angeschlossene Gerät, und schnellere Ladegeräte erhöhen diese Menge. Geräte der aktuellen Generation verfügen in der Regel über 15-W-Power-Bricks direkt nach dem Auspacken. Einige Hersteller bieten 50-W-, 80-W- und 100-W-Ladegeräte an.
Für den Endbenutzer ist es so einfach, ein kompatibles Schnellladegerät für sein Telefon zu verwenden. Für Hersteller ist dies jedoch nicht so einfach wie die Verwendung eines Power-Bricks mit einer höheren Wattzahl.
Der Schnellladevorgang
Bevor wir fortfahren, sollten Sie eine einfache Formel beachten. Die Wattzahl oder Leistung wird als Ergebnis des Stroms (A oder Ampere) multipliziert mit der Spannung (V oder Volt) berechnet. Strom ist die Menge des transportierten elektrischen Stroms, während Spannung die Kraft ist, die diesen Strom vorwärts treibt. Daher liefert das Aufladen mit 3 A/5 V eine Leistung von 15 W.
Sie werden feststellen, dass viele Hersteller ihre Fähigkeit anpreisen, eine schnelle Teilladung durchzuführen, z. B. 50-80% des Akkus innerhalb einer halben Stunde aufladen zu können. Dies liegt daran, dass der wiederaufladbare Lithium-Ionen-Akku im Telefon mit Strom versorgt wird. Wenn Sie jemals beobachtet haben, wie eine Batterie aufgeladen wird, werden Sie feststellen, dass die Ladegeschwindigkeit mit der Zeit immer langsamer wird.
Der Ladevorgang lässt sich in drei Teile unterteilen. Schauen Sie sich die Grafik „Abbildung 1: Ladestufen von Lithium-Ionen“ in diesem Artikel an von Batterie Universität für weitere technische Details. Hier ist kurz, was es zeigt:
Stufe 1 – Konstanter Strom: Die Spannung steigt in Richtung ihrer Spitze an, während der Strom konstant auf einem hohen Niveau bleibt. Dies ist die Phase, in der dem Gerät schnell viel Leistung zugeführt wird.
Stufe 2 – Sättigung: Dies ist die Phase, in der die Spannung ihren Höhepunkt erreicht hat und der Strom abfällt.
Stufe 3 – Trickle/Topping: Der Akku ist vollständig geladen. In dieser Phase fließt der Strom entweder langsam ein oder lädt regelmäßig eine geringe „Nachfüllmenge“ auf, wenn das Telefon den Akku verbraucht.
Die Leistung und Dauer jedes Vorgangs hängt vom Schnellladestandard ab. Ein Standard ist ein etablierter Ladeprozess, der einem bestimmten Gerät, Ladegerät und einer bestimmten Leistung entspricht. Verschiedene Hersteller entwickeln verschiedene Ladestandards, die unterschiedliche Leistungen und Ladezeiten ermöglichen.
Schnellladestandards
Hier sind die verschiedenen Schnellladestandards, die in Mobiltelefonen implementiert wurden:
USB Power Delivery: Jedes Mobiltelefon hat ein Ladekabel, das USB verwendet – sogar die Lightning-Kabel für Apples iPhones haben am anderen Ende einen USB-Anschluss. USB 2.0, die seit zwei Jahrzehnten eine gängige Spezifikation ist, hat eine maximale Ausgangsleistung von 2,5 W. Da USB-Anschlüsse mehr Leistung liefern müssen, wurde der USB-PD-Standard geschaffen. USB-PD hat eine maximale Leistung von 100 W und wird für eine Vielzahl von Geräten verwendet, einschließlich der meisten Flaggschiff-Mobiltelefone. Alle USB-4-Geräte werden die USB-PD-Technologie enthalten, die hoffentlich dazu beitragen wird, dies zu standardisieren.
Qualcomm Quick Charge: Qualcomm ist der am weitesten verbreitete Chipsatz für Flaggschiff-Android-Geräte, und ihre neuesten Prozessoren sind mit ihrem proprietären Quick Charge-Standard kompatibel. Das neueste Quick Charge 4+ hat eine maximale Ausgangsleistung von 100 W.
Samsung Adaptive Fast Charging: Dieser Standard wird von Samsung-Geräten verwendet, insbesondere von der Galaxy-Reihe. Dieser Standard hat eine maximale Ausgangsleistung von 18 W und ändert automatisch die Ladegeschwindigkeit, um die Lebensdauer des Akkus zu erhalten.
OnePlus Warp-Aufladung: OnePlus verwendet den proprietären Warp-Charging-Standard, der ihre Geräte mit bis zu 30 W auflädt. Anstatt die Spannung wie bei den meisten anderen Standards zu erhöhen, ist im Gegensatz zu anderen Optionen auf dieser Liste auch eine 30-W-Ladung mit voller Geschwindigkeit verfügbar.
Oppo Super VOOC Charging: Oppo verwendet einen proprietären Standard, der seine Geräte mit bis zu 50 W auflädt.
Die meisten Unternehmen, die keine eigene Ladetechnologie haben, verwenden USB-PD oder Qualcomm Quick Charge oder passen sie an ihr spezifisches Gerät an. Unternehmen wie Apple, LG, Samsung und Google verwenden diese Standards für ihre Flaggschiff-Telefone.
Die meisten dieser Lösungen erhöhen die Ladegeschwindigkeit, indem sie die Spannung ihrer Adapter erhöhen. Der Ausreißer sind die Lösungen von Oppo und OnePlus, die statt der Spannung den Strom deutlich erhöhen. Das Schnellladen mit diesen Geräten erfordert die Verwendung ihrer proprietären Kabel.
Die Zukunft des Ladens
Die Ladetechnologie wird ständig besser und besser, da die Hersteller die Ladegeschwindigkeiten weiter erhöhen. In den nächsten Jahren werden weitere Unternehmen mit Ladetechnik experimentieren und neue Standards in der Branche entstehen. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass die meisten dieser Standards weiterhin USB-PD als Rückgrat verwenden.
Es gibt auch das Aufkommen des drahtlosen Schnellladens. Die drahtlose Übertragung großer Strommengen kann ohne ein angemessenes Wärmemanagement gefährlich werden. Das kabellose Laden ist immer noch deutlich langsamer als das kabelgebundene, da Technologieunternehmen immer noch herausfinden, wie sie mit der Hitze umgehen können. Aus diesem Grund haben Unternehmen wie OnePlus drahtlose 30-W-Ladegeräte mit großen Lüftern veröffentlicht, die für einen ausreichenden Luftstrom sorgen.