Kun akku loppuu

Älypuhelinten akut ovat nykyään entistä kovemmilla. Vaikka litium-ioniakkujen kapasiteetit kasvavat jatkuvasti, imevät kookkaat näyttöpaneelit, moniydinsuorittimet ja videokamerat akuista hetkittäin yli puolen ampeerin virtoja. Tiiviisti ulkomaailmaan yhteyksiä pitävän täytyykin ladata puhelimensa akkua vähintään kerran vuorokaudessa, joskus useamminkin.

Pakkanen sekoittaa säätöpiirit

Puhelinakun sähköntuotto vaikeutuu heti, kun kännykkä viedään ulos pakkaseen. Vaikka puhelinta olisi pidetty latauslaitteeseen kytkettynä pitkän aikaa ennen liikkeelle lähtöä, saattavat akkumittarin lukemat romahtaa todella nopeasti. Varsinkin jos kännykän unohtaa repun tai takin ulkotaskuun.

Pari tuntia viimassa ja pakkasessa pystyy saattamaan melkein minkä tahansa matkaviestimen ainakin tilapäisesti hyytymisen partaalle. Syy ei ole puhelimen virtapiireissä; ne päinvastoin pitävät pakkasen tuomasta jäähdytyksestä. Ongelma on akkujen sisällä jylläävien sähkökemiallisten prosessien hidastuminen kylmässä. Niiden seurauksena akun varaus karkaa huomattavasti nopeammin kuin lämpimissä oloissa.

Puhelinakuissa on kosolti niin sanottua älykästä valvontaelektroniikkaa, joka voi mennä aivan sekaisin kylmästä. Akkukotelon sisään piilotettu säätöpiiri saattaa ilmoittaa äskettäin ladatun akun olevan lopussa ennen ensimmäistäkään puhelua.

Akun kylmästä häiriintynyt säätöpiiri voi myös tuoda näytölle virheilmoituksen, varoitustekstin tai jopa sammuttaa koko laitteen, vaikka varausta olisi reilusti jäljellä. Mutta kuten sanottu, ulkona puhelinakun varauksen katoaminen voi myös olla todellista. Silloin tarvitaan latausta, jota saadaan ulkoisesta varavirtalähteestä.

Pidä piilossa

Testiryhmämme varavirtalähteet ovat yksinkertaisesti ladattavan tehoakun sisältäviä laitteita, jotka voivat syöttää tuoretta sähköä matkapuhelinten tai tablettitietokoneiden hyytymään pyrkivään sisäiseen akkuun.

Puhelinakkujen tapaan, varavirtalähteissä on omat säätöpiirinsä, jotka pyrkivät aloittamaan varauksen tavallista suuremmalla virralla. Tällainen pikasiirto lämmittää samalla kännykän akkua, ja nostaa akun säätöpiirin lämpöanturin oikeaan lämpötilaan. Äkillinen lämpöaalto palauttaa samalla puhelimen toiminnot entiselleen yleensä muutamassa minuutissa.

Retkelle mukaan otettu varavirtalähde kannattaa ehdottomasti sujauttaa johonkin sisätaskuun, lähelle kehoa. Takin tai repun ulkotaskuun unohdetulle laitteelle käy helposti aivan kuten puhelimen akulle: kylmä sekoittaa laitteen toiminnan, jolloin varauksen siirto on joko vajavaista tai ei onnistu ollenkaan.

Testiryhmän energiamittausten perusteella osa laitteista kytkeytyy pois päältä jo viiden asteen pakkasessa. Toisaalta neljä laitetta antaa käyttökelpoista sähköä vielä -15 asteen paukkupakkasessa.

Litiumin voimalla

Energiatiheydeltään ja teho-painosuhteeltaan ylivoimainen litium-ioniakku on älypuhelinten ja muiden matkaviestinten hallitseva tehonlähde. Ne ovat turvallisia, koska litium ei ole räjähdysherkässä metallisessa muodossa. Akuissa tarvitaan kuitenkin paristoihin verrattuna moninkertainen määrä ionisoitua litiumia. Lisälitiumilla akun latausväli riittää myös isoille virtasyöpöille älypuhelimille ja tablettitietokoneille.

Akut koostuvat kennoista, joissa ionit varaus-purkausjakson aikana ”keinuvat” positiivisen ja negatiivisen navan välillä. Virrankeräimenä toimii positiiviseen napaan eli elektrodiin kytketty alumiinifolio. Negatiivisena elektrodina käytetään kupariliuskaa.

Li-akuilla on monia hyviä ominaisuuksia, kuten pitkä käyttöikä ja kohtuullisen hyvä käytettävyys eri lämpötiloissa. Muita etuja ovat pitkä varastointikestävyys, lyhyt varausaika sekä hidas itsepurkautuminen. Akuista voidaan myös ottaa hetkellisesti suuria tehoja. Niistä puuttuu myös aiemmin käytettyjen nikkeli-kadmium akkujen muisti-ilmiö. Se tarkoittaa virhettä varaustilan näytössä, jonka mukaan akussa on täysi varaus, vaikka se onkin lähes tyhjä.

Li-akkujen heikkous on varauksen väheneminen korkeissa lämpötiloissa sekä välttämätön suojapiiri. Sitä tarvitaan estämään virtakapasiteetin menetys ja akun tuhoutuminen, jos akku ylikuumenee latauksen aikana. Akkukennot ovat hyvin tarkkoja oikean varaustason suhteen. Varausjännitteen ylittäminen johtaa helposti lämpökarkaamiseen ja akun tuhoutumiseen.

Li-akut vaativat siis sisäistä anturointia, jolla tunnistetaan ylisuuret varausjännitteet ja liikaa poikkeavat lämpötilat. Jos antureilta tulee turvallisesta toiminnasta poikkeavia arvoja, matkapuhelimessa oleva rajoitinpiiri laskee akun varausvirtaa tai rajoittaa puhelimen toimintoja.

Antureilta saatavat varaustila- ja mahdolliset virhetiedot siirtyvät puhelimeen digitaalisena bittivirtana. Biteistä voidaan muodostaa tekstejä tai symboleita puhelimen näytölle. Nykyisten älykännyköiden akuissa on myös muistipiiri ja digitaalinen tiedonkeräin. Muistipiirin avulla akku tunnistautuu puhelimelle tai sen latauslaitteelle. Väylän kautta puhelin voi myös välittää akulle erilaisia toimintaohjeita.

Kylmä kangistaa myös näytöt

Paljon liikkuvalle puhelimenkäyttäjälle voi tulla tilanteita, joissa laitteen pitäisi toimia kelissä kuin kelissä. Akkusähkön saatavuus on yksi tekijä, mutta nestekidetekniikkaan perustuvat kosketusnäyttöpaneelit eivät nekään ole immuuneja kylmälle.

Näytön pinnalle tiivistyvä kosteus vaikeuttaa kapasitiivisesti tunnistettaviin, sormenpään kosketuksiin perustuvan käyttöliittymän toimintaa. Kylmän puhelimen huurteiselle näyttöruudulle piirtyvien kuvakkeiden liikuttelu ja painikkeiden hallinta voi hidastua ärsyttävästi. Amoled-tekniikkaan perustuvissa näytöissä ei ole tätä ongelmaa.

Milloin langaton lataus?

Erillisten varavirtalähteiden piiritekniikka ja tehoakkujen kapasiteetti kehittyvät koko ajan. Laitteista tulee yhä pienempiä ja kevyempiä. Testimme kevyin varavirtalähde Sony painaa noin puolet vähemmän kuin painavin laite Exibel.

Joku voisikin ajatella, että langaton lataus olisi tulossa myös varavirtalähteisiin. Silloinhan päästäisiin eroon jälleen yhdestä välijohdosta.

Ainakin toistaiseksi langattomuuden heikko puoli on kuitenkin sähkötehon siirron huono hyötysuhde. Nykytekniikalla langaton lataus ei siis näytä järkevältä vaihtoehdolta.