Akku: Schonend Laden – Smartphone, Dampfe & Co

Akku Laderegler - Slow Charge, Akku mit weniger Strom laden.Akkus schnell zu laden wird Mode („Fast/Quick/Turbo Charge“) – ich bleibe bei „Slow Charge“, oder besser gesagt bei „Cold Charge“. Die Lebensdauer eines Akkus erhöht sich wenn er schonend geladen wird. Es erhöht zudem erheblich die Sicherheit beim Laden. Es senkt Kosten – insbesondere bei Geräten mit integriertem Akku die dann später entsorgt / zum Akku-Tausch müssen (oder nie). Ach Gottchen, dann schont es auch noch die Umwelt, nu reicht’s aber!

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Warum kalt laden?

In Zeiten wo Akku-QuälgeräteSchnellladegeräte („Fast/Quick Charge“) Mode sind beibe ich ein Anhänger von „Cold Charge“. Mein iPad mini, gekauft im Juli 2013,  hat nach wie vor eine sehr lange Akkulaufzeit (Akku-Restkapazität 88% nach 4 Jahren täglicher Nutzung). Ich lade manchmal auch normal, oft aber mit nur lumpigen 250 mA. Dabei bleibt es eiskalt und ich persönlich habe keinerlei Bedenken es auch Nachts ohne Aufsicht zu laden. Auch muss man keine Schutzhüllen entfernen, welche die Wärmeabfuhr behindern.

Ich mache das auch mit’m Handy und habe noch nie einen Akku wechseln müssen, trotz 4-5 Jahren Verwendung. Ausnahme: Ein 1 Jahr altes, gebraucht gekauftes iPhone, das der Vorbesitzer sehr wahrscheinlich normal geladen hat, und dessen Akku nun im 3. Jahr schon durch ist.

Wenn man überwiegend „cold charge“ nutzt hat man deutlich bessere Chancen ein Gerät mit integriertem Akku solange zu nutzen bis es technisch veraltet ist – ohne je einen Akku tauschen zu müssen, sofern das bei einem Gerät überhaupt mit vertretbarem Aufwand möglich ist.

Je kühler der Akku / die Ladeelektronik, desto mehr wird der Akku geschont, und desto geringer die Wahrscheinlichkeit das ein Fehler (ausgasen, Brand) beim Laden auftritt. Ich lade meine Akkus nicht unter ständiger Aufsicht…
Sogar defekte Akkus, die beim normalen Laden knallheiß werden, laden kalt noch ziemlich sicher.

Wer sich zum Thema fortbilden möchte:

Cold Charge mit Universal Netzteil

Dies ist eine sehr simple Lösung die den Ladestrom um ca. 1/3 senkt, was auch die Temperatur beim Laden deutlich senkt, und manchmal schon reicht um den Akku beim Laden völlig kalt zu lassen.

Zur Verringerung des Ladestroms eignet sich dieses Universal-Netzteil mit USB-Anschluss: AM 
Wichtig: Stelle die Spannung am Netzteil auf 4,5 Volt ein. Fertig.

Wie funktioniert das? Geräte die über USB geladen werden haben eine Ladeelektronik die mit der USB-Spannung von 5V arbeitet. Die Ladeelektronik möchte in der Regel mit 1A Strom laden. Das Netzteil muss also 5 Watt Leistung liefern: 5V*1A = 5W. Das ist theoretisch, denn der reale Spannungsabfall bewirkt das Stromfluss & Leistung nicht ganz aufrecht erhalten werden – meist wird real mit ca. 4,7V*0,94A = 4,4W geladen.

Verringert man nun von vornherein die Spannung, verringert sich auch der Ladestrom, und somit auch die Ladeleistung (Watt). Bei 4,5V Leerlaufspannung, minus Spannungsabfall, landet man in etwa bei 2,5 – 3,0 Watt Ladeleistung. Es ist von Gerät zu Gerät etwas unterschiedlich, weil sie leicht unterschiedliche Widerstände bieten. Kaputt gehen kann durch die Verringerung der Spannung nichts. Ein Gerät könnte nur die Ladung verweigern – das passiert nach meiner Erfahrung aber frühestens unterhalb von 4,1 Volt, und ist mir mit diesem Netzteil nie passiert.

Mit dem USB-Monitor (AM | GB | FT) kannst Du Dir anschauen wieviel Ladestrom fließt und auch die tatsächliche Watt-Leistung direkt sehen.

Sicherheit

Klick…

Cold Charge Station mit Laderegler

Diese Lösung bietet einen frei einstellbaren & ablesbaren Ladestrom, man hat also Kontrolle darüber ob/wie warm ein Gerät beim Laden per USB wird, und wenn man möchte kann man auch mal schnell laden.

Man kann den Laderegler beispielsweise so einstellen dass das Smartphone über Nacht schonend geladen wird – und beim ersten Sonnenstrahl trotzdem immer voll ist.

Kann man was kaputt machen? Nein. Das zu ladende Gerät bestimmt selbst mit wieviel Strom es laden möchte. Man kann am Laderegler nicht „zuviel Strom“ einstellen. Man kann nur sagen „Du bekommst weniger Strom als Du gern hättest!“.

Man benötigt das Regelmodul inkl. Gehäuse (AM | bei FT ca. halber Preis) und eine Spannungsquelle, zB ein Steckernetzteil mit mindestens 7,5 Volt und minimal 1A. Ich empfehle eines das mehr Reserven hat, mit 2,25A, kostet eh nur 2 Euro mehr: AM.

Gratis dazu gibt es noch Überraschungs-Ei-Feeling – man darf noch ein wenig basteln. 😉 Wer zwei Drähte abisolieren kann ist dabei.

Akku Laderegler - Slow Charge, Akku mit weniger Strom laden.

Was ist dieses Modul? Es ist ein universell einsetzbarer Spannungsregler, der eine höhere Eingangsspannung in eine einstellbare niedrigere Ausgangsspannung verwandelt. Zusätzlich hat es eine Automatik die dafür sorgt das die gewählte Stromstärke niemals überschritten wird.

Was kann man damit machen? Ladestrom begrenzen, nackte LiIon-Akkus laden (18650 zB), LEDs dimmen, Netzteile ersetzen die esoterische Spannungen haben, Gleichstrommotoren regeln, Flöhe grillen, Grillen toasten, etc …

Bauanleitung & Einrichtung…

Bedienung

  • Linker Taster: Display An/Aus.
  • Rechter Taster: Wählen welcher Wert angezeigt werden soll:
    • U: Volt-Spannung am Eingang (die linke „IN“-LED auf der Platine leuchtet).
    • U: Volt-Spannung am Ausgang (die rechte „OUT“-LED auf der Platine leuchtet).
    • A: Ampere
    • P: Watt
    • Fortlaufender Wechsel zwischen allen Werten.
  • Ausgangsspannung ändern: Linkes Poti: Im Uhrzeigersinn = mehr Spannung.
    (da wollen wir aber im normalen Betrieb gar nicht mehr dran rumdrehen! 🙂 )
  • Ausgangsstrom begrenzen: Rechtes Poti: Im Uhrzeigersinn = mehr Strom zulassen.

LED

Das Regelmodul hat 2 rote LEDs für In/Out, so dass man sehen kann ob gerade die Eingangs- oder Ausgangsspannung angezeigt wird. Zusätzlich gibt es, oben rechts neben den Potis, drei kleine farbige LEDs:

  • CC/CV: Die Ampere-Begrenzung ist aktiv.
  • Charge: Akku lädt – es fließt Strom.
  • Full: Akku voll – es fließt kein Strom mehr.

Praxis

Das Regelmodul gehorcht dem Ohmschen Gesetz (Wikipedia). Der Ampere-Regler hält die Ausgangsspannung automatisch so niedrig dass das eingestellte Ampere-Limit niemals überschritten wird.

Je nach Gerät kann man die Ampere nicht endlos begrenzen, weil dann die Spannung zu niedrig wird. Beispielsweise hört ein iStick 40 mit dem Laden auf wenn die Spannung unter 4,1V sinkt, beim iStick Pico sind es 4,0V. Ich würde vorschlagen es bei mindestens 0,25A zu belassen. Es ist auch meist nicht nötig so tief zu gehen damit ein Akku eiskalt bleibt.

Hat man den Strom so stark reduziert dass das Gerät nicht mehr lädt, und erhöht den Strom dann wieder, muss man ggf. den USB-Stecker einmal neu anstöpseln, weil manche Geräte nicht kontinuierlich prüfen ob wieder genug Strom (hier also Spannung) vorhanden ist.

Noch mehr Akku-Schonung

Die Akku-Chemie fühlt sich am wohlsten in der Mitte, also weder ganz voller, noch ganz leerer Akku (Wikipedia). Bei LiIon Akkus sind das ca. 3,7 Volt, weshalb Akkus auch bei dieser Spannung gelagert werden, und ganz idealerweise auch so geliefert werden – halb voll.

Man kann die Chemie also schonen wenn man nicht ganz voll lädt, und nicht erst dann lädt wenn der Akku ganz leer ist. „Flaches Laden / Entladen“ nennt man das.

In meiner alltäglichen Praxis beende ich die Ladung von Geräten nur dann vorzeitig, wenn ich rein zufällig sehe das sie mir voll genug sind. Und ich lasse Smartphone & Tablet eben nach Möglichkeit nicht ganz leer laufen.

Einen Film würde ich da nicht drehen – Akku schonen ist gut, aber das ganze soll ja ohne Gewese alltagstauglich sein. Und da ist ein „cold charge“ meiner Meinung nach am meisten wert, vor allem hat man mit ihm keine Einbußen beim Komfort.

Wer die Ladung dennoch vorzeitig abbrechen möchte hat diese Möglichkeiten:

  • Am Regelmodul erlischt die rote CC/CV LED. Der Akku ist also bald voll.
  • Steckt man den USB Monitor zwischen Regelmodul und USB-Gerät wird der Akku manchmal nicht ganz voll geladen, was daran liegt der USB-Monitor die Leitung kappt wenn der Stromfluss für eine gewisse Dauer sehr gering ist (das macht er in der guten Absicht seine Messergebnisse nicht durch einen geringen Dauerstromfluss eines Gerätes zu verfälschen, erreicht aber oft das Gegenteil damit, andere Geschichte…).
    Dieses vorzeitige Unterbrechen der Leitung kann man als Feature nutzen, wenn man den Akku nicht ganz voll laden möchte – aber wie gesagt, es ist Lotto bei welchen Geräten es klappt.
  • Am USB Monitor kann man von vornherein eine Betriebsdauer einstellen (1 – 24 Stunden). Wenn man weiß wie lange eine Ladung in etwa dauert, dann könnte man es so vorzeitig abbrechen. Nicht so wirklich sexy, es sei denn man hat ein überwiegend gleichbleibendes Ladeverhalten – wenn man zum Beispiel den Akku meistens bei ca. 10% Restkapazität lädt. Bei früherem Laden würde der Akku unter Umständen voll werden, oder man müsste die Stunden am USB Monitor vor der Ladung neu einstellen, das will man wohl eher nicht, weils dann fuddelig wird…

Laderegler als Akku-Ladegerät

Das Regelmodul kann auch nackte Akkus direkt laden, und dies deutlich freier als mit einem normalen Ladegerät. Man kann nicht nur die Begrenzung des Ladestroms (cold charge) völlig frei wählen, sondern zusätzlich auch die Ladeschlussspannung. Wenn man also seine Akkus schonen möchte, oder sie länger lagern möchte, dann kann man den Regler so einstellen das zum Beispiel nur bis 4,0 Volt geladen wird (oder 3,7V wenn man LiIon Akkus länger lagern möchte). Außer dem SkyRC MC3000 (AM | FT | GB) ist mir kein Ladegerät bekannt wo man die Ladeschlussspannung einstellen kann.

Das Regelmodul arbeitet nach der CC/CV Methode (Wikipedia), was heißt das der Akku zunächst mit einem konstanten Ladestrom (Constant Current) geladen wird – das ist das was man mit dem Ampere-Begrenzungsregler eingestellt hat.
Wenn der Akku seine Zielspannung erreicht dann hält das Regelmodul diese Spannung (Constant Voltage), bis der Akku ganz voll ist. Dabei reduziert sich der Ladestrom automatisch immer weiter. 

Um mit dem Regelmodul Akkus zu laden braucht man noch einen passenden Akkuhalter. Für 18650 zum Beispiel: AM | FT (beste Auswahl) | GB

Bedienung

  • Mit dem linken Poti die gewünschte Ladeschlussspannung einstellen (ohne das der Akku schon lädt).
  • Mit dem rechten Poti die maximale Ladestärke einstellen (wenn der Akku anfängt zu laden).

Will man einen Akku ganz genau proppevoll laden würde ich empfehlen die Zielspannung einzustellen, dann das Poti ganz langsam bis nächst niedrigeren Wert zu drehen. Ich habe zB auf 4,2V eingestellt, und dann so gedreht das so gerade eben 4,1 angezeigt wird. Der Akku hatte dann final 4,17V.

Ich würde von einem Mischbetrieb zwischen „nackten Akkus laden“ und „Laderegler für USB-Geräte“ abraten, und dann lieber zwei Regler verwenden. Wenn im USB-Betrieb der Spannungsregler frei zugänglich ist besteht die Möglichkeit der Fehlbedienung – das man eine zu hohe USB-Spannung einstellt. Verschließe im USB-Betrieb das Loch zum Poti bitte, wie in der Anleitung beschrieben.

Links & Kommentare

  • Akkus & Zubehör
    • Ladegerät & Analyser 4-Akkus  AM
    • Ladegerät & Analyser 1-Akku  FT | GB
    • Akku für alle Akkuträger  AM
    • Akku für maximal 20A  AM | FT | GB
    • Schrumpfschlauch  AM | FT
    • Transport  AM | FT | GB
    • USB-Monitor  AM | GB | FT
      Kapazität (mAh) und Akku-Alterung bei All-In-One Geräten prüfen.
    • Noch mehr gutes Dampfer Zubehör
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3 Antworten auf „Akku: Schonend Laden – Smartphone, Dampfe & Co“

  1. Also wie immer bei Strom: Ich verstehe zwar nur die Hälfte, habe trotzdem Fragen. (Die nichtverstandene Hälfte ist der Zusammenhang zwischen mAh-Soll seitens Ladeelektronik und Volt-Soll am Adapter. Wahrscheinlich schon mal verstanden gehabt, aber sowas geht bei mir im linken Ohr rein und dann ab durch die Mitte und weg. )

    Jedenfalls, bei mir ist früher hängen geblieben (bzw. jemand schrieb das im Forum so), dass so ein Netzteil insofern egal ist, als die Ladeelektronik im Akku sowieso das (und so) holt, was da hineinprogrammiert wurde. Ist das 1000 mAh, dann wird er das versuchen und widerspricht ihm der Adapter mit weniger Output, dann wird er mit großer Hitze bestraft. So ähnlich.

    Bei mir gibt es nur Smartphone und Niedrigstapler-Akkus, die lade ich mit einem Netzteil, das beim Output stolz 5 V und 500 mAh verkündet. Würde auch für mich gelten, dass obiger Adapter bei der Spannungseinstellung von 4,5 V noch noch „kälter“ lädt, egal, was der Akku sagt oder will?

    1. Das kann man nicht wissen (hängt von dessen Reserven und realer Spannungseinbruch ab), aber vermutlich ja. Ich würde Dir vor allem empfehlen mit dem USB Monitor zu prüfen was bei Deinem 500 mA Netzteil passiert, und zwar für jedes USB-Gerät das Du damit lädst. Weil es bei 5V „startet“, und noch 100 mA weniger Luft hat, ist es sehr wahrscheinlich das es permanent außerhalb seiner Spezifikation läuft. Wird es sehr warm? Wenn der Akku kalt und dafür die Bude warm wird ist das ein sehr schlechter Tausch…

      Zur nicht verstandenen Hälfte: 1A USB-Geräte bieten 5Ω Widerstand, was bei 5V Spannung 1A ergibt (wie immer, gilt auch hier das Ohmsche Gesetz). Die 5Ω sind aber nicht fest, sondern werden vom USB-Gerät dynamisch nach oben verändert, womit sich dann auch Stromfluss und Leistung verringern. Wenn am Ende der Ladung zB mit nur noch 0,1A geladen wird liegt der Widerstand bei 50Ω. Ihren Widerstand verändern sie auch bei einem Spannungseinbruch. Bei 4,5V Leerlaufspannung gehen die meisten auf ca. 7,5Ω, manche auch deutlich mehr. Dann kommt noch ein bisschen Spannungsabfall unter Last hinzu, womit man dann bei 0,5 – 0,6A landet.
      Bei Deinem 500 mA Netzteil könnte das ähnlich sein (WENN es auf ~4,3V einbricht), es könnte aber auch sein das es mit 0,75A oder noch ein Tickchen mehr dauerhaft belastet wird.

  2. @Morgennebel,

    die Tatsache, dass schonendes Laden dem Akku auf jeden Fall hilft, kann ich aus meiner RC-Zeit mit LiPo Akkus nur bestätigen. Ich habe grundsätzlich die Akkus mit deutlich weniger geladen als möglich war – 11,1V 5000mAh Akkupacks, die 40C Dauer-Entladestrom und bis 80C in der Spitze liefern sind ja meist auch mit 4-5C oder gar mehr ladbar-. Brushless braucht hohe Ströme 🙂

    Also in Vorbereitung auf den Wochenend-Fahrspaß mit 1/10C geladen und vor-Ort, wo es dann um Zeit geht, mit maximalem Ladestrom. Dann dürfen die Akkupacks auch gerne warm werden; das erhöht subjektiv und vielleicht auch objektiv den „Druck“ auf den Motor.

    Zuhause haben sie dann alle das Pflegeprogramm bekommen und haben mit Lagerspannung -also um die 40% der Kapazität bei Spannungen von 3,6-3,8V pro Zelle- auf den nächsten Einsatz gewartet.

    Ich habe auch bewussten den Vergleich zwischen brachialem Laden und schonendem Laden bei ansonsten identischen Akkupacks gemacht – die Spannungs-Stromdiagramme und die effektive Lebensdauer sprich Zyklenzahl, haben gezeigt, dass langsames Laden hilft.

    Gruß Wunram

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