Probleme beim Handy-Laden?

Zur Basisausstattung jedes Seglers und jeder Seglerin gehört ein 12V-USB-Adapter zum Laden des Mobiltelefons, da auf einer Yacht während der Fahrt keine 230V zur Verfügung stehen. Manche Yachten sind mit einem sogenannten Inverter bzw. Wechselrichter ausgestattet, das ist aber eher selten und mir in den letzten 10 Jahren erst ein oder zwei Mal untergekommen.

Es ist sowohl mir selbst als auch anderen schon des öfteren passiert, dass sich das Mobiltelefon nicht oder nur schlecht (sehr langsam) aufladen lässt, oder dass es erst eine Zeit lang geladen werden muss, bevor man es einschalten kann.

Doch was ist die Ursache dafür, wenn es doch mit einem 230V-Netzteil normalerweise gut funktioniert?

Elektrische Grundlagen

Ein Akku ist ein Energiespeicher, der eine gewisse Menge an Energie speichern kann. Das Mobiltelefon entnimmt diese Energie aus dem Akku, solange bis dieser leer ist. Danach muss er wieder aufgeladen werden — soweit nichts Neues.

Zum besseren Verständnis möchte ich zuvor ein Vergleichsbeispiel anführen. Man stelle sich einen 10-Liter Kübel gefüllt mit Wasser vor. Der Kübel hat also ein Fassungsvermögen von 10 Liter. Das Wasser kann man nun entnehmen: alles auf einmal, oder auch nach und nach, solange bis er leer ist. Dann muss er wieder „aufgeladen“, also mit Wasser gefüllt werden. Stellt man den Kübel zum Anfüllen unter eine Wasserleitung, hängt die „Ladezeit“ davon ab, wie stark die Wasserleitung ist. Angenommen es fließt 1 Liter Wasser pro Minute, dann dauert es 10 Minuten bis der Kübel „aufgeladen“ ist. Will man die Zeit verkürzen, so muss man den Durchfluss erhöhen, z.B. in dem man den Wasserhahn stärker aufdreht. Wenn die Leitung 5 Liter Wasser pro Minute liefert, dauert das „Aufladen“ nur noch 2 Minuten.

Beim Akku verhält es sich im Prinzip genauso. Auf jedem Akku ist dessen Kapazität angegeben und zwar immer in mAh (Milli-Ampere-Stunden, Stromstärke in der Zeit) und manchmal zusätzlich in Wh (Watt-Stunden, elektrische Arbeit oder Leistung in der Zeit). Diese Milli-Ampere sind der Strom, den man über eine Stunde lang entnehmen kann, danach ist der Akku leer. Ist der Akku mit 1200 mAh beschriftet, kann man 1200 mA (Milli-Ampere) eine Stunde lang entnehmen. Das bedeutet aber in Folge auch wieder, dass man ihn eine Stunde lang mit 1200 mA laden muss, damit er wieder voll es (wie beim Kübel). Würde man nur mit 600 mA laden, würde sich die Ladezeit auf zwei Stunden verlängern.

Der Akku verhält sich in Wirklichkeit aber etwas anders als der Kübel. Im Akku selbst findet beim Laden (und Entladen) ein elektrochemischer Prozess statt und dieser ist nicht linear. Das heißt, dass der Akku nicht konstant mit dem gleichen Strom (also z.B. 1200 mA) geladen wird, sondern am Anfang mit einem höheren Strom, der mit fortschreitendem Ladezustand immer niedriger wird. Beim Lithium-Ionen-Akku, welcher bei Mobiltelefonen normalerweise eingesetzt wird, ist der Anfangsladestrom ungefähr der Nennstrom und es muss ein gewisser Mindeststrom da sein, da sonst der elektrochemische Ladevorgang im Akku gar nicht in Gang kommt.

Leistung des 12V-Steckers

Im Handy befindet sich eine Ladeelektronik, die sich um das Aufladen des Akkus kümmert und zusätzlich die Elektronik des Handys selbst, beide brauchen natürlich auch Strom. Ein Ladegerät muss also nicht nur den Ladestrom des Akkus selbst liefern, sondern zusätzlich auch den Strom für die Elektronik. Das bedeutet, dass der Ladestecker um einiges mehr Strom liefern muss, als der am Akku angegebene Strom, um ein zuverlässiges Laden zu gewährleisten.

Auf jedem 12V-USB-Adapter ist der Strom angegeben, den dieser maximal liefern kann. Der in der Abbildung gezeigte Adapter ist beschriftet mit 5V/4.2A, d.h. er liefert bis zu 4,2 A, das sind 4200 mA (Umrechnungsfaktor 1000). Das sollte für jedes Mobiltelefon derzeit reichen, vermutlich auch für die meisten Touchpads.

Derzeit findet man im Handel Stecker mit drei verschiedenen Stromstärken: ca. 1 A, 2 A und 4 A (1000 mA, 2000 mA, 4000 mA). Die Preise dafür liegen zwischen 5,- und 25,- €. Für fast alle derzeit handelsüblichen Smartphones sollte man sich zumindest eine 2A-Stecker kaufen. Achtung: Es gibt Dual-Port-Stecker (zwei USB-Stecker), die nicht den gleichen Strom auf beiden Steckern liefern. Hat man einen zu schwachen Stecker, kann es sein, dass man das Gerät zwar laden kann, wenn man noch 50% Akkuleistung hat, aber nicht mehr, wenn es vollständig leer ist, da der Ladestrom höher sein muss, wenn der Akku leer ist.

Neben der Stromstärke ist auch die Herstellungs- und Material-Qualität des Steckers zu berücksichtigen. Da die meisten dieser Stecker — unabhängig von ihrem Verkaufspreis — Billigprodukte aus China sind, sollte man sich das Teil vorher einmal ansehen. Ich habe selbst schon Stecker gekauft, die nach 3 Mal (!) anstecken kaputt waren.

Bootseignern kann ich an dieser Stelle nur empfehlen vor allem bei der Buchse nicht zu sparen. Die Elektrik einer Yacht ist aufgrund des Salzwassers und der hohen Luftfeuchtigkeit erschwerten Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Man kann bei den Buchsen dann relativ bald erste Anzeichen von Korrosion an den Kontakten feststellen, was zu erhöhten Verlusten führt (Stromverbrauch, Erwärmung). Man sollte sich daher Buchsen kaufen die speziell für den maritimen Einsatz gedacht sind.

Nicht alle USB-Stecker sind gleich

Manche Branchen sind berüchtigt dafür, dass sie die Kunden ganz besonders an der Nase herumführen, dazu zählen auf jeden Fall auch die Hersteller der Mobiltelefone. Diese haben in den vergangen Jahrzehnten einen unglaublichen Einfallsreichtum in Bezug auf mehr- oder minder-filigrane, proprietäre Ladestecker gezeigt. Obwohl es sehr lange gedauert hat, wurde der Druck von Konsumenten und Firmen so groß, dass man sich auf einen Standard geeinigt hat. Ältere Telefone hatten den Steckertyp USB-Mini-B, alle Mobiltelefone die in letzten Jahren hergestellte wurden haben den Type USB-Micro-B.[1. Smartphones von Apple (iPhone) bilden zum Leidwesen der Kunden leider noch eine Ausnahme in Bezug auf den Stecker, aber es ist zu hoffen, dass sich das ebenfalls ändern wird.]

Den meisten wird schon aufgefallen, dass nicht alle Stecker gleich gut passen. Elektrisch betrachtet gibt es hier keine Unterschiede (bzw. sind diese vernachlässigbar), mechanisch aber schon. Manche stecken gut, andere wackeln oder fallen heraus. Die Ursache dafür sind Fertigungstoleranzen und zwar auf Seiten des Mobiltelefons und des Steckers am Kabel. Man sollte vorm Törn daher probieren, dass das Kabel, das man mit nimmt auch gut zum Handy passt.

Fazit

Um Mobiltelefone laden zu können ist ein gewisser MIndeststrom notwendig, vor allem wenn der Akku völlig entladen ist. Der Akku des Telefons ist beschriftet mit einer Stromstärke, genauso der Ladestecker. Der Stecker sollte deutlich mehr Strom liefern können, als der Akku des Handies benötigt. Für handelsübliche Smartphones sollte man einen Ladestecker mit einer Stromstärke von mindestens 2 A (2000 mA) anschaffen. Auch die Fertigungsqualität des Steckers ist ein Kriterium für die Auswahl.