Astralix
Stamm-User
- 956
Hier mal ein paar Fakten zur Ladetechnik der China-Tablets:
1)
Es gibt keine Akku-Manager IC, auch wenn das System einen solchen als Chip meldet und ihm sogar eine I2C Bus Adresse zuweist. Es gibt ihn nicht, es ist nicht einmal Stelle auf der Platine vorhanden, wo man ihn auflöten könnte. Er war also nie vorgesehen.
2)
Der Akku-Ladezustand wird nur geschätzt. D.h. er wird allein durch die am Akku gemessene Spannung erraten.
Erraten weil: Diese Spannung ändert sich mit der Belastung des Systems. Schuld daran ist der Innenwiderstand des Akkus. Bei Angrybirds ist sie vielleicht 2.9V, bei Homescreen / eMail lesen 3.0V und bei Standby ist sie 3.3V, obwohl der Akku in allen drei Fällen 60% seiner Kapazität hat.
In der Software wird dann einfach geschaut, ob der Akku am Ladegerät hängt, dann darf die %-Zahl nur steigen, oder ob kein Ladegerät angesteckt ist, dann darf sie nur fallen. Die Software macht das auf die harte Tour, d.h. wenn Laden, dann können die % nur steigen, wenn nicht, dann können die % nur fallen.
3)
Beim Einschalten wird der letzte Stand aus dem Flash gelesen, damit das System weiß, von wo aus es weiter nach oben oder unten zählen muss. Ich bin mir nicht sicher, ob hier in der Software alle Fehlerfälle abgefangen sind.
4)
Das Laden wird ausschließlich dadurch erkannt, dass ein Pin seinen Pegel wechselt, wenn die Ladebuchse eine Spannung erkennt. Ein defekter Widerstand kann damit leicht dazu führen, dass immer Laden oder nie Laden erkannt wird.
4a)
Einige Zeilen im Kernel Quellcode deuten darauf hin, dass die Ladeelektronik auch per Software aktiviert werden kann oder muss, bislang scheint das aber nicht umgesetzt zu sein. Ich konnte im Loox keine Zusammenhänge zwischen Ladeelektronik und GPIOs der CPU finden. Die LED ist fest mit dem Ladecontroller verlötet. Beim Xpress ist die LED ja sogar rot/blau vermutlich ebenfalls direkt an der Hardware. Bei anderen Tablets mag das anders sein.
5)
Überladen kann nicht passieren, denn das Laden ist durch die Hardware begrenzt. Das muss so sein, weil sonst Brand- oder Explosionsgefahr bestünde.
Aber... nicht alle Tablets melden den Ladezustand korrekt, oder überhaupt an den Kernel. Damit kann der Rate-Treiber nie wirklich den 100% Punkt finden, wenn die Elektronik z.B. bei eingestecktem Ladegerät von Laden auf Nicht-Laden schaltet.
Stattdessen nutzt man hier eine Tabelle mit Werten, und oberhalb einer bestimmten Akkuspannung ist halt alles 100%...
6)
Tiefentladen kann durchaus passieren...
Da die Chinesen in der Software selbst nicht sicher sind, ob sie das richtig machen, haben sie zwei Abschaltpunkte... naja u.A. zwei
Sie prüfen nämlich gleich beim Einschalten, ob der Akku einen bestimmten Wert unterschreitet. Dann schalten sie gleich wieder ab.
Ist dieser Wert überschritten und das Ladekabel aktiv, dann bleibt der Kernel an und bootet. Ohne Ladekabel schaltet er wieder ab. Dieses Abschalten findet gleich bei der Kernel-Initialisierung statt, ein Logo ist da noch nicht zu sehen.
Hier ist das Problem, dass der Akku ohne Ladegerät immer eine niedrigere Spannung meldet als bei angeschlossenem Lader. Man muss also in beiden Zuständen auf unterschiedliche Werte vergleichen und diese unterliegen recht deutlichen Toleranzen. Es gibt also durchaus zwischen "Bleibe aus weil Leer" und "Gehe an, weil Laden obwohl leer" einen Bereich in dem das System an geht, und das Logo zeigt, um dann gleich wieder aus zu gehen, weil es erst mit dem unter 5a) beschriebenen System merkt, dass der Akkustand zu niedrig ist.
6a)
Während das System läuft und wenn kein Ladekabel angeschlossen ist dann wird unterhalb einer bestimmten Spannung das System herunter gefahren. D.h. der Kernel wird sauber beendet. Einen Daten-Verlust sollte es daher nicht geben. Diese Messung wird intervallartig gemacht und basiert auf einer dubiosen Mittelwertbildung. Daher gibt es durchaus eine zeitliche Verzögerung.
7)
Da wir oben gelernt haben, dass die Spannung stark schwankt, aber aus ihr trotzdem der Ladezustand des Akkus erraten wird, haben wir das Problem, dass die % Anzeige ja schwanken würde. D.h. spielen wir Angrybirds oder schauen HD via WLAN, dann ist der Akku auf 40% und wenn wir dann im Standby sind oder nur eMails lesen, dann klettert der Akku wieder auf 80%. Das geht natürlich nicht. daher wurde diese harte Bedingung eingeführt, dass ohne Laden nur fallende und mit nur steigende Werte erlaubt sind. Damit das Pad aber lange durchhält, kann man schlecht einfach bei zufällig mal gerade hoher Belastung gleich auf 40% fallen und dann bei niedriger Belastung stundenlang 40% anzeigen um dann plötzlich 30..20..10..Aus zu machen.
Also zählen die Chinesen einfach langsam herunter, wenn die Spannung lange genug kleiner geblieben ist, dann ziehen sie 1% ab (oder legen es drauf beim Laden)
Überschreitet der Wert auch nur bei einer Messung wieder den Wert, zählen sie neu.
Es besteht also die Große Gefahr, dass ein Prozess der pulsartige Last erzeugt, mehrfach vom Akku-Manager übersehen wird.
Außerdem können Hoch-Last Spiele den Akku schneller leeren als der Akku-Manager in 1% Schritten herunter zählen kann.
8)
Auch Android selbst schaltet das Tablet aus, wenn 0% erreicht sind.
Also wenn man viel gespielt hat, und den Akku auf 20% realer Kapazität geleert hatte, dann ist der Akku-Manager eben der Meinung, dass es vorbei ist und er meldet 0%. Schade, mit dem Rest hätte man noch gut eine viertel Stunde eMail lesen können...
In diesem Fall hatte der Akku-Manager auf 0% gezählt und obwohl mit dem Abschalten dies Spiels die Spannung wieder auf einen Wert steigen würde, der wieder brauchbar wäre, fährt nun Android das System herunter.
Wenn man sich diese einzelnen Fakten mal ansieht, dann kann man sich leicht ausrechnen, dass es einige Ecken und Kanten gibt, über die das System stolpern kann. Der einzige Ausweg ist, das Tablet leer laufen zu lassen, bis es selbst abschaltet und dann komplett auf zu laden. Trotzdem kann man nicht verhindern, dass das Tab aus geht, obwohl es eben noch 30% gemeldet hatte. Oder die Lade-LED ist noch an, obwohl schon lange 100% gemeldet werden.
Tips:
Schaltet das Tablet mal nicht ein, dann 1) Einschalter etwas länger fest halten (Der aktuelle Bootloader braucht manchmal etwas länger). 2) Tablet einfach mal 10min an die Steckdose hängen und dann einschalten.
Das Tablet ist voll geladen, wenn die Lade-LED erlischt, egal, was das Akku-Symbol meldet.
Tiefentladung haben die Chinesen an mehreren Stellen versucht zu verhindern.
Bei einigen Tablet Typen scheint es mehr Auffälligkeiten rund um den Akku zu geben, als bei anderen. Das Xpress scheint immer recht deutlich mit seinen Schätzungen daneben zu liegen, das Loox ist da weniger auffällig.
Wie hätte man das alles verhindern können?
Naja es gibt Akku-Manager Chips, die die Ladung zählen, die aus dem Akku heraus fließt oder beim Laden hinein. Damit kann man recht zuverlässig den aktuellen Zustand des Akkus bewerten. Dieser extra-Chip kostet natürlich.
Dann gibt es noch Akku-Controller, die auch das Laden übernehmen und obiges Feature so nebenbei mit anbieten. Ich weiß nicht, ob solch ein Chip wirklich teurer ist als der, der als Lade-Controller drin ist. Aber bei den Stückzahlen kommt es halt auf jeden Cent an.
Dann könnte man auch neben der Spannung den Strom messen, und aus beidem einen Ladungswert errechnen. Das käme dann immer noch der Realität sehr viel näher. Das würde allerdings ebenfalls einen Shunt, Einen Chip (OPV) und etwas Hühnerfutter kosten...
NACHTRAG
Die Looxe verhalten sich relativ unauffällig beim Akku. Sie verschätzen sich nur recht wenig. Sie tun es auch, aber es ist nun mal niemand böse, wenn ein Tablet eben noch 4% anzeigte und kurz darauf aus schaltet. Anders ist es bei den Tablets, die da deutlich daneben liegen, also irgendwo 18..30% Rest anzeigen und dann doch aus gehen.
Ich habe kein Vision, daher kenne ich deren inneren Aufbau nur wenig. Aber vom Xpress habe ich eine Version mit zwei in Serie geschalteten Akkus. D.h. der Akku hat 2500mAh und 7.4V. Das ist eigentlich seltsam, denn das Original dieses Gerätes wird eigentlich nur dann mit 7.4V ausgeliefert, wenn ein 3G Modul integriert ist. Sonst hat es einen 5000mAh Akku mit 3.7V.
Letztendlich ist es so, dass sich durch die Reihenschaltung nicht nur die Spannung verdoppelt, sondern auch der Innenwiderstand. Und der, haben wir unter 2) gelernt, führt dazu, dass die gemessene Spannung am Akku mit der Belastung durch das angeschlossene System schwankt. Verdoppelt sich der Innenwiderstand, verdoppelt sich auch die Schwankung...
Astralix
1)
Es gibt keine Akku-Manager IC, auch wenn das System einen solchen als Chip meldet und ihm sogar eine I2C Bus Adresse zuweist. Es gibt ihn nicht, es ist nicht einmal Stelle auf der Platine vorhanden, wo man ihn auflöten könnte. Er war also nie vorgesehen.
2)
Der Akku-Ladezustand wird nur geschätzt. D.h. er wird allein durch die am Akku gemessene Spannung erraten.
Erraten weil: Diese Spannung ändert sich mit der Belastung des Systems. Schuld daran ist der Innenwiderstand des Akkus. Bei Angrybirds ist sie vielleicht 2.9V, bei Homescreen / eMail lesen 3.0V und bei Standby ist sie 3.3V, obwohl der Akku in allen drei Fällen 60% seiner Kapazität hat.
In der Software wird dann einfach geschaut, ob der Akku am Ladegerät hängt, dann darf die %-Zahl nur steigen, oder ob kein Ladegerät angesteckt ist, dann darf sie nur fallen. Die Software macht das auf die harte Tour, d.h. wenn Laden, dann können die % nur steigen, wenn nicht, dann können die % nur fallen.
3)
Beim Einschalten wird der letzte Stand aus dem Flash gelesen, damit das System weiß, von wo aus es weiter nach oben oder unten zählen muss. Ich bin mir nicht sicher, ob hier in der Software alle Fehlerfälle abgefangen sind.
4)
Das Laden wird ausschließlich dadurch erkannt, dass ein Pin seinen Pegel wechselt, wenn die Ladebuchse eine Spannung erkennt. Ein defekter Widerstand kann damit leicht dazu führen, dass immer Laden oder nie Laden erkannt wird.
4a)
Einige Zeilen im Kernel Quellcode deuten darauf hin, dass die Ladeelektronik auch per Software aktiviert werden kann oder muss, bislang scheint das aber nicht umgesetzt zu sein. Ich konnte im Loox keine Zusammenhänge zwischen Ladeelektronik und GPIOs der CPU finden. Die LED ist fest mit dem Ladecontroller verlötet. Beim Xpress ist die LED ja sogar rot/blau vermutlich ebenfalls direkt an der Hardware. Bei anderen Tablets mag das anders sein.
5)
Überladen kann nicht passieren, denn das Laden ist durch die Hardware begrenzt. Das muss so sein, weil sonst Brand- oder Explosionsgefahr bestünde.
Aber... nicht alle Tablets melden den Ladezustand korrekt, oder überhaupt an den Kernel. Damit kann der Rate-Treiber nie wirklich den 100% Punkt finden, wenn die Elektronik z.B. bei eingestecktem Ladegerät von Laden auf Nicht-Laden schaltet.
Stattdessen nutzt man hier eine Tabelle mit Werten, und oberhalb einer bestimmten Akkuspannung ist halt alles 100%...
6)
Tiefentladen kann durchaus passieren...
Da die Chinesen in der Software selbst nicht sicher sind, ob sie das richtig machen, haben sie zwei Abschaltpunkte... naja u.A. zwei
Sie prüfen nämlich gleich beim Einschalten, ob der Akku einen bestimmten Wert unterschreitet. Dann schalten sie gleich wieder ab. Ist dieser Wert überschritten und das Ladekabel aktiv, dann bleibt der Kernel an und bootet. Ohne Ladekabel schaltet er wieder ab. Dieses Abschalten findet gleich bei der Kernel-Initialisierung statt, ein Logo ist da noch nicht zu sehen.
Hier ist das Problem, dass der Akku ohne Ladegerät immer eine niedrigere Spannung meldet als bei angeschlossenem Lader. Man muss also in beiden Zuständen auf unterschiedliche Werte vergleichen und diese unterliegen recht deutlichen Toleranzen. Es gibt also durchaus zwischen "Bleibe aus weil Leer" und "Gehe an, weil Laden obwohl leer" einen Bereich in dem das System an geht, und das Logo zeigt, um dann gleich wieder aus zu gehen, weil es erst mit dem unter 5a) beschriebenen System merkt, dass der Akkustand zu niedrig ist.
6a)
Während das System läuft und wenn kein Ladekabel angeschlossen ist dann wird unterhalb einer bestimmten Spannung das System herunter gefahren. D.h. der Kernel wird sauber beendet. Einen Daten-Verlust sollte es daher nicht geben. Diese Messung wird intervallartig gemacht und basiert auf einer dubiosen Mittelwertbildung. Daher gibt es durchaus eine zeitliche Verzögerung.
7)
Da wir oben gelernt haben, dass die Spannung stark schwankt, aber aus ihr trotzdem der Ladezustand des Akkus erraten wird, haben wir das Problem, dass die % Anzeige ja schwanken würde. D.h. spielen wir Angrybirds oder schauen HD via WLAN, dann ist der Akku auf 40% und wenn wir dann im Standby sind oder nur eMails lesen, dann klettert der Akku wieder auf 80%. Das geht natürlich nicht. daher wurde diese harte Bedingung eingeführt, dass ohne Laden nur fallende und mit nur steigende Werte erlaubt sind. Damit das Pad aber lange durchhält, kann man schlecht einfach bei zufällig mal gerade hoher Belastung gleich auf 40% fallen und dann bei niedriger Belastung stundenlang 40% anzeigen um dann plötzlich 30..20..10..Aus zu machen.
Also zählen die Chinesen einfach langsam herunter, wenn die Spannung lange genug kleiner geblieben ist, dann ziehen sie 1% ab (oder legen es drauf beim Laden)
Überschreitet der Wert auch nur bei einer Messung wieder den Wert, zählen sie neu.
Es besteht also die Große Gefahr, dass ein Prozess der pulsartige Last erzeugt, mehrfach vom Akku-Manager übersehen wird.
Außerdem können Hoch-Last Spiele den Akku schneller leeren als der Akku-Manager in 1% Schritten herunter zählen kann.
8)
Auch Android selbst schaltet das Tablet aus, wenn 0% erreicht sind.
Also wenn man viel gespielt hat, und den Akku auf 20% realer Kapazität geleert hatte, dann ist der Akku-Manager eben der Meinung, dass es vorbei ist und er meldet 0%. Schade, mit dem Rest hätte man noch gut eine viertel Stunde eMail lesen können...
In diesem Fall hatte der Akku-Manager auf 0% gezählt und obwohl mit dem Abschalten dies Spiels die Spannung wieder auf einen Wert steigen würde, der wieder brauchbar wäre, fährt nun Android das System herunter.
Wenn man sich diese einzelnen Fakten mal ansieht, dann kann man sich leicht ausrechnen, dass es einige Ecken und Kanten gibt, über die das System stolpern kann. Der einzige Ausweg ist, das Tablet leer laufen zu lassen, bis es selbst abschaltet und dann komplett auf zu laden. Trotzdem kann man nicht verhindern, dass das Tab aus geht, obwohl es eben noch 30% gemeldet hatte. Oder die Lade-LED ist noch an, obwohl schon lange 100% gemeldet werden.
Tips:
Schaltet das Tablet mal nicht ein, dann 1) Einschalter etwas länger fest halten (Der aktuelle Bootloader braucht manchmal etwas länger). 2) Tablet einfach mal 10min an die Steckdose hängen und dann einschalten.
Das Tablet ist voll geladen, wenn die Lade-LED erlischt, egal, was das Akku-Symbol meldet.
Tiefentladung haben die Chinesen an mehreren Stellen versucht zu verhindern.
Bei einigen Tablet Typen scheint es mehr Auffälligkeiten rund um den Akku zu geben, als bei anderen. Das Xpress scheint immer recht deutlich mit seinen Schätzungen daneben zu liegen, das Loox ist da weniger auffällig.
Wie hätte man das alles verhindern können?
Naja es gibt Akku-Manager Chips, die die Ladung zählen, die aus dem Akku heraus fließt oder beim Laden hinein. Damit kann man recht zuverlässig den aktuellen Zustand des Akkus bewerten. Dieser extra-Chip kostet natürlich.
Dann gibt es noch Akku-Controller, die auch das Laden übernehmen und obiges Feature so nebenbei mit anbieten. Ich weiß nicht, ob solch ein Chip wirklich teurer ist als der, der als Lade-Controller drin ist. Aber bei den Stückzahlen kommt es halt auf jeden Cent an.
Dann könnte man auch neben der Spannung den Strom messen, und aus beidem einen Ladungswert errechnen. Das käme dann immer noch der Realität sehr viel näher. Das würde allerdings ebenfalls einen Shunt, Einen Chip (OPV) und etwas Hühnerfutter kosten...
NACHTRAG
Die Looxe verhalten sich relativ unauffällig beim Akku. Sie verschätzen sich nur recht wenig. Sie tun es auch, aber es ist nun mal niemand böse, wenn ein Tablet eben noch 4% anzeigte und kurz darauf aus schaltet. Anders ist es bei den Tablets, die da deutlich daneben liegen, also irgendwo 18..30% Rest anzeigen und dann doch aus gehen.
Ich habe kein Vision, daher kenne ich deren inneren Aufbau nur wenig. Aber vom Xpress habe ich eine Version mit zwei in Serie geschalteten Akkus. D.h. der Akku hat 2500mAh und 7.4V. Das ist eigentlich seltsam, denn das Original dieses Gerätes wird eigentlich nur dann mit 7.4V ausgeliefert, wenn ein 3G Modul integriert ist. Sonst hat es einen 5000mAh Akku mit 3.7V.
Letztendlich ist es so, dass sich durch die Reihenschaltung nicht nur die Spannung verdoppelt, sondern auch der Innenwiderstand. Und der, haben wir unter 2) gelernt, führt dazu, dass die gemessene Spannung am Akku mit der Belastung durch das angeschlossene System schwankt. Verdoppelt sich der Innenwiderstand, verdoppelt sich auch die Schwankung...
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