Was ist Schnellladung und wie funktioniert sie?

OnePlus

Die meisten wichtigen Telefonversionen bieten heutzutage verbesserte Ladegeschwindigkeiten. Wie funktionieren Schnellladegeräte und wie werden sie noch schneller? Hier herausfinden.

Der Aufstieg des Schnellladens

Nahezu jedes neuere Flaggschiff auf dem Markt bietet eine Art Schnellladung. Hersteller werfen bei der Vermarktung ihrer neuesten Geräte häufig Zahlen wie „80% in 30 Minuten“ oder „eine vollständige Ladung in weniger als einer Stunde“ aus.

Die weit verbreitete Einführung des Schnellladens ist eine Reaktion auf die zunehmende Nutzung von Telefonen, da viele Menschen ihre Telefone mehr als einmal pro Tag aufladen müssen. Es ist auch eine Notwendigkeit. Da die Telefongrößen von Jahr zu Jahr größer werden, benötigen sie größere Batterien, um mit dem zusätzlichen Stromverbrauch Schritt zu halten. Ohne schnelles Aufladen müssten wir stundenlang warten, bis unsere Telefone aufgeladen sind.

Im einfachsten Fall erhöht das schnelle Laden einfach die Anzahl der Watt (W), die an den Akku eines Telefons geliefert werden. Ein einfacher USB-Anschluss sendet 2,5 W an das angeschlossene Gerät, und schnellere Ladegeräte erhöhen diesen Betrag. Geräte der aktuellen Generation verfügen normalerweise sofort über 15-W-Bausteine. Einige Hersteller bieten Ladegeräte mit 50 W, 80 W und 100 W an.

Für den Endbenutzer ist es so einfach wie die Verwendung eines kompatiblen Schnellladegeräts für sein Telefon. Für Hersteller ist dies jedoch nicht so einfach wie die Verwendung eines Hochleistungs-Bausteins.

Der Schnellladevorgang

Bevor wir weiter gehen, sollten Sie eine einfache Formel beachten. Die Leistung 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 Laden mit 3A / 5V 15 W Leistung.

Eine Sache, die Sie bemerken werden, ist, dass viele Hersteller ihre Fähigkeit ankündigen, eine schnelle Teilladung durchzuführen, z. B. 50-80% des Akkus innerhalb einer halben Stunde aufladen zu können. Dies liegt an der Art und Weise, wie der wiederaufladbare Lithium-Ionen-Akku in Telefonen mit Strom versorgt wird. Wenn Sie jemals überwacht haben, wie ein Akku voll ist, werden Sie feststellen, dass die Ladegeschwindigkeit mit der Zeit immer langsamer wird.

Der Ladevorgang kann in drei Teile unterteilt werden. Schauen Sie sich das Diagramm „Abbildung 1: Ladungsstufen von Lithium-Ionen“ in diesem Artikel von an Batterie Universität für weitere technische Details. Kurz gesagt, hier ist, was es zeigt:

• Stufe 1 – Konstantstrom: Die Spannung steigt in Richtung ihrer Spitze an, während der Strom auf einem hohen Niveau konstant bleibt. In dieser Phase wird dem Gerät schnell viel Strom zugeführt.
• Stufe 2 – Sättigung: Dies ist die Phase, in der die Spannung ihren Höhepunkt erreicht hat und der Strom abfällt.
• Stufe 3 – Rinnsal / Topping: Der Akku ist voll aufgeladen. In dieser Phase wird die Stromversorgung entweder langsam eingeschaltet oder es wird regelmäßig eine geringe Auffüllmenge aufgeladen, wenn das Telefon Akku verbraucht.

Die Menge an Leistung und Länge jedes Prozesses hängt vom Schnellladestandard ab. Ein Standard ist ein etablierter Ladevorgang, der einem bestimmten Gerät, Ladegerät und einer bestimmten Ausgangsleistung entspricht. Verschiedene Hersteller entwickeln verschiedene Ladestandards, die unterschiedliche Ausgänge und Ladezeiten ermöglichen.

Schnellladestandards

Qualcomm

Hier sind die verschiedenen Schnellladestandards, die in Mobiltelefonen implementiert wurden:

• USB-Stromversorgung: Jedes Mobiltelefon verfügt über ein Ladekabel, das USB verwendet. Selbst die Lightning-Kabel für Apples iPhones verfügen am anderen Ende über einen USB-Anschluss. USB 2.0, seit zwei Jahrzehnten eine gängige Spezifikation, hat eine maximale Leistung von 2,5 W. Da USB-Anschlüsse mehr Strom liefern müssen, wurde der USB-PD-Standard erstellt. 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 mit USB-PD-Technologie ausgestattet sein, die hoffentlich dazu beitragen wird, dies zu standardisieren.
• Qualcomm Schnellladung: Qualcomm ist der am weitesten verbreitete Chipsatz für Android-Flaggschiffgeräte. Die neuesten Prozessoren sind in den proprietären Quick Charge-Standard integriert. Der neueste Quick Charge 4+ hat eine maximale Leistung von 100W.
• Samsung Adaptive Schnellladung: Dieser Standard wird von Samsung-Geräten verwendet, insbesondere von deren Galaxy-Geräten. Dieser Standard hat eine maximale Leistung 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 die Geräte mit bis zu 30 W auflädt. Anstatt die Spannung wie bei den meisten anderen Standards zu erhöhen, ist im Gegensatz zu anderen Optionen in dieser Liste auch das 30-W-Laden mit voller Geschwindigkeit verfügbar.
• Oppo Super VOOC Aufladen: 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 durch Erhöhen der Spannung ihrer Adapter. Der Ausreißer sind die Lösungen von Oppo und OnePlus, die den Strom und nicht die Spannung erheblich erhöhen. Das schnelle Aufladen mit diesen Geräten erfordert die Verwendung ihrer proprietären Kabel.

Die Zukunft des Ladens

Die Ladetechnologie wird immer besser, da die Hersteller die Ladegeschwindigkeiten weiter erhöhen. In den nächsten Jahren werden mehr Unternehmen mit Ladetechnologie experimentieren und neue Standards in der Branche entstehen. Es ist jedoch wahrscheinlich, dass die meisten dieser Standards weiterhin USB-PD als Backbone verwenden.

Es gibt auch das Aufkommen des drahtlosen Schnellladens. Die drahtlose Übertragung großer Energiemengen kann ohne ein ordnungsgemäßes Wärmemanagement gefährlich werden. Das kabellose Laden ist immer noch erheblich langsamer als das kabelgebundene, da Technologieunternehmen immer noch herausfinden, wie sie mit der Wärme umgehen sollen. Aus diesem Grund haben Unternehmen wie OnePlus 30-W-Funkladungen mit großen Lüftern veröffentlicht, um einen ausreichenden Luftstrom zu gewährleisten.