Wie Apple mit Schnellladung und optimierter Batterieladung die Grenzen der Batteriechemie umgeht

Die bedeutendste Einschränkung für mobile Geräte ist die Stromversorgung. Ingenieure finden immer wieder Wege, mehr Transistoren in Chips zu stopfen, aber Batterien haben eine Mauer der Physik getroffen, was Hardwarehersteller wie Apple dazu zwingt, kreative Lösungen für diese Einschränkungen zu finden.

Das inhärente Problem besteht darin, dass Lithium-Ionen – die derzeitige Batteriechemie der Wahl – nicht besonders stabil ist. Es ist fehlerverzeihender als ältere Technologien wie Nickel-Cadmium, aber Es ist allzu leicht, die Lebensdauer eines Lithium-Ionen-Akkus zu verkürzen von:

  • Akku komplett entleeren
  • Halten Sie den Akku auf einem Ladezustand von 100 %
  • Lassen Sie den Akku heiß werden

Benutzer haben zwei widersprüchliche Wünsche in Bezug auf Batterien, ob sie sich dessen bewusst sind oder nicht. Kurzfristig möchten sie, dass das Gerät immer aufgeladen und einsatzbereit ist – nichts ist frustrierender, als früher als erwartet an einem Tag keinen Strom mehr zu haben. Langfristig möchten sie, dass der Akku seine Kapazität so lange wie möglich behält – der Austausch eines Akkus, um ein Gerät wieder auf eine angemessene tägliche Akkulaufzeit zu bringen, ist teuer und lästig.

In dem Bemühen, diese beiden widersprüchlichen Wünsche zu erfüllen, hat Apple zwei scheinbar widersprüchliche Technologien entwickelt: Schnellladung, die hält, was sie verspricht, und optimiertes Batterieladen, wodurch die Batterie tatsächlich langsamer aufgeladen wird.

Schnelles Laden

Bestimmte Apple-Geräte – die meisten insbesondere das iPhone 8 und höher, USB-C iPad-Modelleund 14-Zoll- und 16-Zoll-MacBook-Pro-Modelle—Unterstützt Schnellladung, die den Akku in 30 Minuten auf bis zu 50 % aufladen kann.

Schnelles Aufladen erfordert ein ausreichend leistungsstarkes Ladegerät und ein geeignetes Kabel – es funktioniert nicht mit drahtlosen MagSafe- und Qi-Ladegeräten. Für jede der Gerätefamilien benötigen Sie:

  • iPhones: Mindestens ein USB-C-Netzteil mit 18 Watt (20 Watt für das iPhone 12), das USB Power Delivery (USB-PD) unterstützt, sowie ein USB-C-zu-Lightning-Kabel (nicht, dass ein anderes Kabel möglich wäre)
  • iPads: Mindestens ein 30-Watt-USB-C-Ladegerät mit einem USB-C-Kabel
  • 14-Zoll-MacBook Pro: Mindestens ein 96-Watt-Netzteil plus ein Thunderbolt-, USB-C- oder MagSafe 3-Kabel oder ein externes Display mit 94-Watt-Stromversorgung über Thunderbolt 3 oder USB-C
  • 16-Zoll-MacBook Pro: Ein 140-Watt-Netzteil plus ein USB-C-zu-MagSafe-3-Kabel

Schnellladung funktioniert, indem dem Gerät mehr Strom vom Adapter zugeführt wird. Aber mit großer Kraft kommt Großes VerantwortungHitze, was einige zu der Annahme veranlasst, dass das Schnellladen die Lebensdauer des Akkus tatsächlich verkürzt. Marques Brownlee erklärt das Schnellladung verringert normalerweise nicht die Akkulaufzeit wenn überhaupt, durch eine Vielzahl von Techniken, die die erzeugte Wärmemenge reduzieren.

Aber das Schnellladen nimmt einen Akku nur zu 50% auf. Um den Rest so zu erledigen, dass der Akku nicht lange auf 100 % bleibt, hat Apple das optimierte Akkuladen entwickelt.

Optimierte Akkuladung

Batterien mögen es nicht, auf 100 % gehalten zu werden, aber die Benutzer möchten, dass ihre Batterien zu 100 % geladen sind, wenn sie den Tag beginnen. Wie geht Apple diese Linie? Beginnend mit iOS 13, iPadOS 13 und macOS 10.15.5 Catalina hat Apple Funktionen bereitgestellt, um die maximale Ladung zu reduzieren, um die Lebensdauer des Akkus zu verlängern. Die erste ist optimiertes Batterieladen.

Optimized Battery Charging verwendet maschinelles Lernen, um zu erraten, wann und wo Sie Ihre Geräte am meisten aufladen, und hält die Akkuladung bei 80 %, bis Sie davon ausgehen, dass Sie 100 % benötigen.

Auf TidBITS Talk stellte David C. zur Verfügung eine großartige technische Erklärung des optimierten Batterieladens:

Apples optimiertes Akkuladen ist eine Variation davon. Es wird mit konstantem Strom geladen, bis die Batterieladung etwa 80 % erreicht. Anstatt eine konstante Spannung bei einer festen Spannung zu verwenden, wählt es dynamisch Spannungen aus, sodass es 100 % erreicht, kurz bevor es denkt, dass Sie das Gerät aus dem Ladegerät entfernen. Wenn beispielsweise Ihr Nutzungsverlauf besagt, dass Sie es jeden Morgen um 8:00 Uhr aus dem Ladegerät entfernen, versucht es möglicherweise, um 5:30 Uhr 100 % zu erreichen, obwohl ein herkömmliches Ladegerät mit konstanter Spannung dies möglicherweise erreichen kann 100 % um 14:00 Uhr

Theoretisch sollten Sie diese Funktion fast nie bemerken, da sie im Schlaf funktioniert. In Informationen zum optimierten Laden des Akkus auf Ihrem iPhoneApfel sagt:

Ihr iPhone verwendet eine Lernmaschine auf dem Gerät, um Ihre tägliche Laderoutine zu lernen, sodass das optimierte Laden des Akkus nur aktiviert wird, wenn Ihr iPhone vorhersagt, dass es für einen längeren Zeitraum an ein Ladegerät angeschlossen wird. Der Algorithmus soll sicherstellen, dass Ihr iPhone immer noch vollständig aufgeladen ist, wenn es nicht angeschlossen ist.

Das optimierte Aufladen ist so konzipiert, dass es nur an Orten eingesetzt wird, an denen Sie die meiste Zeit verbringen, wie z. B. zu Hause und am Arbeitsplatz. Die Funktion wird nicht aktiviert, wenn Ihre Nutzungsgewohnheiten variabler sind, z. B. auf Reisen.

Das optimierte Laden des Akkus ist standortspezifisch, wie Sie daran erkennen können, dass Apple angibt, dass die folgenden Einstellungen aktiviert sein müssen, damit es auf einem iPhone funktioniert:

  • Einstellungen > Datenschutz > Ortungsdienste > Ortungsdienste
  • Einstellungen > Datenschutz > Ortungsdienste > Systemdienste > Systemanpassung
  • Einstellungen> Datenschutz> Ortungsdienste> Systemdienste> Bedeutende Orte> Bedeutende Orte

Wenn das optimierte Laden des Akkus auf einem iPhone aktiviert ist, wird eine Benachrichtigung auf Ihrem Bildschirm angezeigt. Um sie zu umgehen und den Akku vollständig aufzuladen, berühren und halten Sie die Benachrichtigung und tippen Sie auf Jetzt aufladen. Sie können das optimierte Laden des Akkus auch unter Einstellungen> Akku> Akkuzustand deaktivieren, aber das ist wahrscheinlich eine schlechte Idee, es sei denn, Sie beginnen den Tag regelmäßig mit weniger als einer vollen Ladung.

Optimierte Akkuladung funktioniert auf Mac-Laptops etwas anders. Wenn Sie auf das Batteriesymbol in der Menüleiste klicken, sehen Sie möglicherweise Laden in Warteschleife. Sie können auf Jetzt voll laden klicken, um das optimierte Laden des Akkus zu überschreiben.

Auf volles macOS aufladen

Um die Funktion zu deaktivieren, gehen Sie zu Systemeinstellungen> Akku> Akku und deaktivieren Sie Optimiertes Laden des Akkus. Sie können es dauerhaft oder nur für einen Tag deaktivieren. Tun Sie dies wiederum nicht, es sei denn, Sie stoßen regelmäßig auf die Funktion.

Optimiertes Laden des Akkus unter macOS

Batteriezustandsmanagement

Über das optimierte Aufladen des Akkus hinaus haben iPhones und iPads eine Lademanagement-Funktion Dadurch wird die maximale Ladekapazität des Akkus vorübergehend reduziert, wenn Geräte ständig am Stromnetz angeschlossen sind. Apfel sagt:

iPad mit iOS 11.3 oder höher und iPhone XS, iPhone XS Max oder iPhone XR mit iOS 12 oder höher enthalten eine Lademanagementfunktion zur Erhaltung des Akkuzustands, die diese Geräte für die Verwendung in diesen Ladesituationen überwacht und bei Bedarf den Ladezustand reduziert maximale Kapazität des Akkus. Die Batterieanzeige zeigt den Ladeprozentsatz basierend auf dieser angepassten maximalen Kapazität an. Die maximale Kapazität wird auf das nicht angepasste Niveau zurückgesetzt, wenn das iPad oder iPhone für längere Zeit nicht mehr an die Stromversorgung angeschlossen ist und wenn die Bedingungen und der Akkuzustand dies zulassen.

Auf iPhones und iPads ist diese Ladeverwaltungsfunktion automatisch und Sie können sie nicht deaktivieren.

Apple nennt eine ähnliche Funktion auf Macs „Battery Health Management“. Es funktioniert etwas anders auf M1-basierte Macs und Intel-basierte Macs.

Auf M1-basierten Macs reduziert macOS vorübergehend die maximale Ladekapazität Ihres Akkus, um die Lebensdauer des Akkus zu verlängern:

Das Batteriezustandsmanagement wurde entwickelt, um die Lebensdauer Ihrer Batterie zu verlängern, indem die Rate, mit der sie chemisch altert, verringert wird. Die Funktion tut dies, indem sie den Temperaturverlauf Ihrer Batterie und ihre Lademuster überwacht.

Basierend auf den gesammelten Messwerten kann das Akkuzustandsmanagement die maximale Ladung Ihres Akkus vorübergehend verringern. Dies geschieht nach Bedarf, um sicherzustellen, dass Ihr Akku auf ein für Ihre Nutzung optimiertes Niveau aufgeladen wird – wodurch der Verschleiß des Akkus verringert und seine chemische Alterung verlangsamt wird.

Sie können die Funktion auf M1-basierten Macs nicht deaktivieren, aber Sie können dies auf Intel-basierten Macs tun, indem Sie zu Systemeinstellungen> Akku> Akku> Akkuzustand gehen und Akkulaufzeit verwalten deaktivieren. Auch hier raten wir im Allgemeinen davon ab, es zu deaktivieren, aber wenn es Sie daran hindert, auf das zu einem bestimmten Zeitpunkt benötigte Niveau aufzuladen, kann es sich lohnen, es auszuschalten.

Die Einstellung Akkulaufzeit verwalten in macOS

So frustrierend es auch ist, dass sich die Batterietechnologie nicht mit den Rechenfähigkeiten unserer Geräte weiterentwickelt hat, ist es doch schön zu sehen, dass Apple einen Teil dieser Rechenleistung nutzt, um das Beste aus unseren Batterien herauszuholen.

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