Microsoft Surface: So soll der Akku verbessert werden

Worum es geht:

• Microsofts Surface-Reihe hat die 2 in 1 PC-Kategorie definiert
• Bei vielen Surfaces lässt sich der Bildschirm abnehmen
• Das Surface Book hat sowohl einen Akku in der Basis als auch im Bildschirm – das Display kann autark genutzt werden
• Lädt man das Surface Book als Einheit, können die verschiedenen Akkueigenschaften Probleme bereiten

Microsoft ist mit der Surface Reihe ein wahres Meisterwerk gelungen. Quasi aus dem Nichts ist eine Marke entstanden, die nach nunmehr 7 Jahren, qualitativ auf Augenhöhe mit Apple steht.

Dafür haben die Redmonder hart arbeiten und auch Konzepte entwickeln müssen, die es in dieser Form noch nicht gegeben hat. Das Surface Book (2) bietet nicht nur potente Hardware. Wer einmal erlebt hat, wie sich das riesige 15 Zoll Display von der Basis trennen lässt, ahnt schlagartig, welche Ingenieurskunst in die Fertigung des Hybriden geflossen ist.

Die Displayeinheit des Surface Book kann autark genutzt werden, da Microsoft die Komponenten zwischen Basis und Bildschirm aufgeteilt hat.

Zudem wurden in Tablet und Basis verschieden grosse Akkus verbaut, um den Bildschirmteil möglichst leicht zu gestalten. Dieses Kapazitätsmissverhältnis bringt technische Komplikationen mit sich, die Microsoft nun mit einer neuen Technologie beseitigen möchte.

Separate Akkus: Die Herausforderung beim Laden von Batterien mit unterschiedlichen Eigenschaften

Wir haben nun ein Dokument entdeckt, dass interessante Einblicke auf zukünftige Surfaces geben könnte.

Die Einbeziehung mehrerer Batterien in ein elektronisches Gerät ist eine Möglichkeit, die Laufzeitkapazität zu erhöhen. Wenn parallel geschaltete Batterien identische Ladeeigenschaften aufweisen (z.B. Gesamtkapazität und relativer Ladezustand zu einem bestimmten Zeitpunkt), können die Batterien in Reihe (zur Erhöhung des Spannungsniveaus) oder parallel (zur Aufrechterhaltung des gleichen Spannungsniveaus, aber zur Erhöhung der Gesamtkapazität) geschaltet und mit im Wesentlichen identischen Lade- und Entladeraten betrieben werden. Wenn jedoch ausgewählte Akkus unterschiedliche Ladeeigenschaften aufweisen, kann die Erhaltung der Akkulaufzeit vom normalen Betrieb der Akkus mit unterschiedlichen Lade- und/oder Entladeraten abhängen. So kann beispielsweise das Laden eines Akkus mit niedriger Kapazität mit einer höheren als der empfohlenen Laderate zu einer starken Verschlechterung der Batterie führen. Das Aufladen eines Akkus mit hoher Kapazität mit einer niedrigeren als der empfohlenen Laderate erhöht die Ladezeit und kann daher die Leistungsfähigkeit während der Akkuentladung beeinträchtigen.

Microsoft beschreibt die Probleme von Geräten mit zwei oder mehr Akkus, die verschiedene Eigenschaften besitzen – also genau das, was beim Surface Book der Fall ist.

Es werden weitere Probleme beschrieben, beispielsweise bei der Dauer des Ladevorgangs:

Um den oben genannten Ladeherausforderungen zu begegnen, trennen einige Systeme Akkus mit unterschiedlichen Ladeeigenschaften während des Ladevorgangs. So können beispielsweise ein Hochleistungsakku und ein Niedrigkapazitätsakku nacheinander von einem einzelnen Ladegerät nacheinander oder parallel zu getrennten Ladegeräten geladen werden. Das sequentielle Laden von Batterien ist zeitaufwendig, und es besteht die Gefahr, dass ein plötzlicher Stromausfall verschiedene Batterien mit unterschiedlichen Ladezuständen hinterlässt, so dass eine Batterie mit einer unsicheren Rate in eine andere zurückgeladen wird. Im Gegensatz zum sequentiellen Laden ist das parallele Laden mit verschiedenen Ladegeräten kostspielig und kann zu Komplikationen beim Ausgleich der Ladung führen, wenn die Batterien nach dem Laden wieder angeschlossen werden.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen Ladeherausforderungen bei der Entwicklung paralleler Batteriekreise können sich Batterien mit unterschiedlichen Ladeeigenschaften natürlich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten entladen, was zu ungleichen Ladezuständen führt. Wenn zwei elektrisch gekoppelte Batterien zu irgendeinem Zeitpunkt ungleiche Ladezustände aufweisen (z.B. 20% geladen und 70% geladen), kann der Akku mit dem höheren Ladezustand versuchen, sich unkontrolliert in den anderen Akku zu entladen. Wenn diese Entladung aufgrund von Spannungsunterschieden und Widerständen innerhalb der Akkus und zwischen den Akkus zu hoch ist, kann der Stromschutz ausgelöst werden und/oder die Lebensdauer der die Entladung empfangenden Akkus kann beeinträchtigt werden.

Microsoft hat deswegen eine Technologie entwickelt, die den Stromfluss zwischen Akkus mit verschiedenen Eigenschaften reguliert. Dadurch werden sie gleichmäßig, schonend und schneller aufgeladen:

Eine hierin offenbarte Vorrichtung beinhaltet mindestens zwei Batterien mit unterschiedlichen Ladeeigenschaften, die parallel geschaltet und so angeordnet sind, dass sie sich einen einzigen Ladeknoten teilen. Die Vorrichtung beinhaltet ferner eine Ladesteuerungsschaltung, die einen einstellbaren Widerstand in einem Ladepfad zwischen dem einzelnen Ladeknoten und einer ersten Batterie steuert. Die Ladesteuerungsschaltung bestimmt eine Laderate für die erste Batterie basierend auf einem erfassten Batterieparameter und steuert den einstellbaren Widerstand, um die erste Batterie mit der bestimmten Laderate zu laden.

Zukünftige Surfaces mit mehreren Akkus sollten also ein besseres und schnelleres Ladeverhalten aufweisen.