Akku: Große Kapazitätssprünge und Schwankungen der Gesamtkapazität nach Kalibrierung

[harpo]

Ich hatte mein Problem schon im "großen Akku-Thread" dargestellt, aber da ist es evtl. etwas untergegangen oder gehört auch nicht unbedingt dorthin. Daher möchte ich es lieber in einem eigenen Thread erörtern. Wie ich vor ein paar Wochen festgestellt hatte, ist zumindest der Teil mit den Kapazitätssprüngen schon etwas länger bekannt (siehe Link im Text weiter unten). Vielleicht gibt es ja dazu neue Erkenntnisse, z.B. würde mich auch interessieren, ob dies nur selten oder doch recht häufig auftritt. Folgend erst mal der Text aus dem Akku-Thread:



Mein 23Wh-Akku wurde nun vor fast genau einem Jahr erstmals in Betrieb genommen. Es ist ein Bulkware-Akku, also ein vom Händler preiswert weiterverkaufter, aufgrund eines Akku-Upgrades bei einem anderen Gerät ausgetauschter.

Neu zeigte er eine Kapazität von 23,72 an, nach der ersten (Re-)Kalibrierung nach ca. 2 Monaten noch nette 23,64 Wh. Nach weiteren 2 Monaten ging er schon auf 21,70 runter, schwankte dann in den folgenden bis etwa Ende März immer so zw. 21,60 und sogar mal wieder 23,26 - und zwar nicht stetig fallend, sondern immer mal mehr, dann mal wieder weniger, dann wieder mehr usw. Dies alles jeweils nach Rekalibrierungen, die ich teilweise aufgrund dieses/r ungewöhnlichen Verhaltens/Anzeigen auch mehrmals hintereinander ausgeführt hatte.

Ich hatte in den ersten Monaten Ladeschwellen gesetzt (meist so 70/90), um ihn zu schonen und da ich ihn meist nur für 20-60 min. übergangsweise fernab vom Netz genutzt hatte und dann nur 1x am Tag und auch nicht täglich. Daher wurde er selten tiefer (unter 50 %) entladen. Wenn dies doch passierte, zeigten sich jedoch so bei einem Wert von etwa 30 bis 15% besorgniserregende Kapazitätssprünge auf plötzlich fast leer (6% und weniger). Daher dann auch öfters Rekalibrierungsversuche, da ich mir zunächst dieses Verhalten nicht erklären konnte.


Dann entdeckte ich vor mehreren Wochen diese Beschreibung des Symptoms im Wiki. Seitdem hatte ich die obere Ladeschwelle entfernt, und das Phänomen tauchte bei den paar Malen, die ich es getestet hatte, nicht mehr auf. Jedoch lag die angezeigte Kapazität nach der ersten darauf erfolgten Kalibrierung bereits nur noch bei ca. 20 Wh (die Zeit davor wie erwähnt immer so ca. zw. 22 und 23 Wh) und sank bis heute schnell auf den im Anhang zu sehenden Wert ab (nach einer Kalibrierung im Mai auch schon auf unter 19).


Ist das normal? Dass die Kapazitätsanzeigen vorher so auf- und ab schwankend waren, kann man ja als mit besagtem Phänomen zusammenhängend sehen, aber dass nach der "Abhilfe" die Kapazität so weit sinkt? Und das die Werte nach den Kalibrierungen jetzt immer noch mal mehr, mal weniger anzeigen?

Ist vielleicht doch etwas nicht ganz koscher mit dem Akku und es evtl. doch ein Garantiefall? Da diese in ein paar Tagen abläuft, wäre ich sehr dankbar für Antworten/Meinungen dazu!

Ich habe auch noch einen 72Wh-Akku von Sanyo, den ich zwar recht selten verwende, der diese Kapazitätssprünge jedoch nicht zeigt, trotz gesetzter unterer und oberer Ladeschwelle.

 

[Mornsgrans]

Nimm auch die untere Schwelle heraus, fahre den Rechner richtig herunter und führe anschließend eine Rekalibrierung aus.

Ab Generation T420 gibt es einen neuem Algorithmus zur Ermittlung der Akkulaufzeiten etc., bei denen sich gesetzte Ladeschwellen nachteilig auswirken.

 

[harpo]

Ab Generation T420 gibt es einen neuem Algorithmus zur Ermittlung der Akkulaufzeiten etc., bei denen sich gesetzte Ladeschwellen nachteilig auswirken.

Ja, von diesem neuen Algorithmus hatte ich auch gelesen in einem Thread hier im Forum dazu - der war glaube ich von linrunner. Dadurch bin ich auch erst auf diesen Eintrag im Wiki gestoßen.

Nimm auch die untere Schwelle heraus, fahre den Rechner richtig herunter und führe anschließend eine Rekalibrierung aus.

Bei der ("automatisierten") Rekalibrierung werden die Schwellen doch sowieso auf default gesetzt. Auch bei manuellen Rekalibrierungen (habe ich auch ein paar Mal versucht) hatte ich vorher die Schwellwerte natürlich raus genommen (und auch den Rechner brav runter gefahren). Wenn ich danach auch testweise die Schwellen eine Zeit lang weg gelassen hatte, lief auch alles weitgehend normal. Zumindest in Bezug auf die Kapazitätssprünge. Dadurch lassen sich nach meinem logischen Verständnis nicht unbedingt die Schwankungen nach unten UND nach oben erklären?

Eine andere Frage ist ja dann, warum Lenovo in seinen Tools (z.B. auch der Settings-App für Win10) überhaupt noch die Möglichkeit zum Setzen von Ladeschwellen anbietet. Wenn ich das in dem Artikel zu dem neuen Algorithmus richtig verstanden hatte, bezog sich das doch im Grunde eher auf die obere Schwelle? Und wenn dies ein generelles Problem bei allen Geräten ab Generation T420 wäre, müssten das ja doch auch alle haben, die Ladeschwellen benutzen oder zumindest die meisten.

 

[linrunner]

Ja, von diesem neuen Algorithmus hatte ich auch gelesen in einem Thread hier im Forum dazu - der war glaube ich von linrunner.

Das war dieser Thread.

Die Vermutung liegt nahe, dass die interne obere Schwelle der Dual Mode Firmware das von dir beobachtete erratische Verhalten bewirkt.

Der entnehmbare 23Wh-Akku meines T450s – betrieben nur mit unterer Schwelle von 67% – ist nach 1,5 J. schon runter auf 80% Kapazität. Ich halte es für möglich, dass auch hier die interne obere Schwelle am Werk ist und einen Teil der Kapazität maskiert.

 

[Megalodon]

Zu den plötzlichen Sprüngen von Beispielsweise 30% auf 5% könnte ich ein paar Infos liefern:

Lenovo nutzt für die Festlegung der Ladeschwellen den Energiegehalt der Akkus (Wh)
Das ist in sofern eine gute Idee, dass bei der Errechnung wie gut der Akku noch, auch wirklich gemessen wird, wie viel Energie einem leeren Akku noch zugeführt werden kann.

Allerdings hat dieses System das große Problem dass der Akku sich auf dauer "entlädt"(dazu weiter unter mehr) ohne dass dies angegeben wird (bei Win und Linux). Daher kann es vorkommen, dass der Akku große Kapazitätsprünge von Beispielsweise 30% runter auf 6% geschehen.

Wie sieht das ganze im realen Alltag aus? Ein konkretes Beispiel.
Für mein X220 habe ich einen 44++ Akku.
Dabei handelt es sich um einen Akku aus der Rückrufaktion mit einer Nennspannung von 10,8V
Die verwendeten Zellen haben eine Ladeschlussspannung von 4,2V, da in dem Akku 3 Zellen in Serie verbaut sind, macht das 12,6V als maximale Spannung für den Akku (Real dürfte die Spannung eines vollen Akkus bei etwa 12,45-12,55V liegen, aufgrund verschiedener Faktoren)
Wenn ich nun Ladeschwellen von 80/90 setzte, dürfte ein Akku, der wirklich noch 90% seiner Kapazität hat, etwa 12,1V bis 12,3V haben (etwa 4,075V pro Zelle.).
Leider habe ich hier keinen Akku mit der gerade wirklich voll ist, womit ich dies exemplarisch zeigen könnte.
Nun ist es so, dass sich der Energiehalt (womit die Elektronik des Akkus hantiert) sich aus der Spannung und der Kapazität ergibt.
Die bei diesem Akku verwendete Zelle, ist der Panasonic NCR18650 (2,9Ah, 3,6V) dies ergibt einen Energiegehalt von 10,44 Wh
Design ist der Akku mit 93,960Wh (Angabe von TLP) (Merke: 9*10,44=93,960)

Es verhält sich so, dass die Spannung des Akkus sich in Abhängigkeit von dem Ladezustand und der anliegenden Last ändert.
Ein Beispiel, bei einem Akku (Panasonic NCR18650PF), mit den gleichen Kenndaten (2,9Ah 3,6V), allerdings ist diese Zelle für eine höhere Last ausgelegt, als der NCR18650.

Hier die Messwerte in Tabelleform:

Testexemplar 1:
Anhang anzeigen 132352
Testexemplar 2:
Anhang anzeigen 132353

Hier noch die das Diagramm dazu:
Anhang anzeigen 132354

In den Tabellen ist neben der Kapazität auch der Energiegehalt mit angegeben, allerdings nicht die durchschnittliche Spannung, dafür kann man die Spannung gut an der Diagramm ablesen.

Wie anhand der Daten zu erkennen ist, sinkt die entnehmbare Energie (Wh) mit einer steigenden Leistung (W)
Um den Akku schließlich komplett aufzuladen, muss auf jeden Fall mehr Energie aufgewendet werden, als der Akku im Stande ist zu leisten.

Wenn aber nun die Elektronik des Akkus ermittelt hat, dass der Akku Beispielsweise nach der letzten Rekalibrierung noch 94,53Wh hat, ihm während dem Betrieb 70,9Wh (75%) entnommen wurden und der Akku nun auf 90% geladen werden soll, wird die Elektronik des Akkus nachdem dem Akku 61,44Wh (65%. Von 25% auf 90%) zugeführt wurden, den Ladeprozess beenden. Das Problem dabei ist, dass der Ladezustand des Akkus auf diese Weise, niemals wieder die 90% erreichen wird. So fehlen dem Akku 1-2% Kapazität pro vollen Zyklus.
Wenn ein Akku auf diese Weise über Monate hinweg genutzt wird wird dadurch der Akku immer weiter entladen, auch wenn die Elektronik des Akkus glaubt und ausgibt, dass der Akku bis auf 90% geladen ist.

Hier mal ein paar Zahlen von dem oben erwähnten Akku von meinem X220

+++ ThinkPad BatteryStatus: BAT0 (Main / Internal)
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacturer              = SANYO
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/model                     = 45N1175
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacture_date          = 2015-01-10
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/first_use_date            = 2015-05-13
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/cycle_count               =     75
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/design_capacity           =  93960 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/last_full_capacity        =  94530 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_capacity        =  84470 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_percent         =     89 [%]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_running_time_now= not_discharging [min]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_charging_time   = not_charging [min]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group0_voltage            =   3991 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group1_voltage            =   3990 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group2_voltage            =   3985 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/voltage                   =  11966 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_avg               =      0 [mA]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_now               =      0 [mA]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_avg                 =      0 [mW]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_now                 =      0 [mW]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/temperature               =  22300 [°C]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/state                     = idle


tpacpi-bat.BAT0.startThreshold                             =     80 [%]
tpacpi-bat.BAT0.stopThreshold                              =     90 [%]
tpacpi-bat.BAT0.forceDischarge                             =      0


Charge                                                     =   89.4 [%]
Capacity            
                                       =  100.6 [%]

Wie man an diesen Daten erkennt, "glaubt" die Elektronik des Akkus, dass dieser zu 89,4% geladen ist.
Den Energiegehalt des Akkus, gibt die Elektronik mit unrealistischen 84,47Wh an und liegt nur knapp unter dem, was ich oben errechnet habe.
Wie aber an der Spannung des Akkus zu sehen ist (11,96V und die einzelnen Zellen haben eine Spannung von 3,99V)
liegt die reale Kapazität Akkus bei etwa 80% (tendenziell werden es wohl 80-83% sein)


In einem weiteren Schritt habe ich diesen Akku auf 98,9% aufgeladen, da sehen die Werte so aus:

+++ ThinkPad BatteryStatus: BAT0 (Main / Internal)
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacturer              = SANYO
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/model                     = 45N1175
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacture_date          = 2015-01-10
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/first_use_date            = 2015-05-13
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/cycle_count               =     75
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/design_capacity           =  93960 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/last_full_capacity        =  94530 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_capacity        =  93460 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_percent         =     99 [%]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_running_time_now= not_discharging [min]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_charging_time   = not_charging [min]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group0_voltage            =   4087 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group1_voltage            =   4085 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group2_voltage            =   4080 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/voltage                   =  12252 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_avg               =      0 [mA]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_now               =      0 [mA]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_avg                 =      0 [mW]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_now                 =      0 [mW]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/temperature               =  29400 [°C]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/state                     = idle


tpacpi-bat.BAT0.startThreshold                             =     80 [%]
tpacpi-bat.BAT0.stopThreshold                              =     90 [%]
tpacpi-bat.BAT0.forceDischarge                             =      0


Charge                                                     =   98.9 [%]
Capacity            
                                       =  100.6 [%]

Aufgrund der Veränderung, lässt sich erkennen, dass nun die Elektronik des Akkus glaubt, dass der Akku fast voll ist mit 99%, und angeblich 93,46Wh.



Auch wenn ich schon viel geschrieben habe, geht es noch weiter....
Doch die Elektronik des Akkus "kennt" nicht nur anhand der Energie, die durch den Akku geht, sondern weiß auch, wann der Akku leer sein sollte, damit der Akku nicht tief entladen wird. Ich kann jetzt nicht sagen, welche Werte in der Elektronik gespeichert sind, aber aufgrund der verwendeten Zellen, würde es in diesem Fall Sinn ergeben, wenn die Elektronik ab einer Spannung von 9V und 3V pro Zelle, registriert, dass der Akku ja eigentlich leer ist bzw. noch etwa 5-7% Restkapazität zur Verfügung stehen und diese 5-7% werden dem Nutzer angezeigt, unabhängig davon, was vor der Elektronik glaubt zu wissen, wie voll der Akku noch ist.
Sollte z. B. die Elektronik davon überzeugt sein, dass der Akku noch eine Restkapazität von 30% hat, aber nun feststellen, dass die Spannung unter 9V gefallen ist, wird die Elektronik nun eine Restkapazität von 5-7% melden und auf diese Weise, hat man so große Sprünge von der Akkukapazität in %


Ergänzung Teil I:
Aus Interesse diesen Effekt mal zu veranschaulichen, habe ich gerade festgestellt, dass mein anderer Akkus fürs X220 inzwischen einen recht großen "drift" hat. Anhand von diesem Akku werde ich dies mal demostrieren.

Hier noch die TLP Ausgabe zu diesem Akku:

   +++ ThinkPad Battery Status: BAT0 (Main / Internal)
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacturer               = SANYO
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/model                      = 45N1175
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacture_date           = 2013-10-16
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/first_use_date             = 2014-01-30
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/cycle_count                =    291
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/design_capacity            =  93960 [mWh]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/last_full_capacity         =  88460 [mWh]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_capacity         =  79100 [mWh]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_percent          =     89 [%]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_running_time_now = not_discharging [min]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_charging_time    = not_charging [min]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/group0_voltage             =   3888 [mV]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/group1_voltage             =   3911 [mV]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/group2_voltage             =   3904 [mV]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/voltage                    =  11703 [mV]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_avg                =      0 [mA]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_now                =      0 [mA]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_avg                  =      0 [mW]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_now                  =      0 [mW]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/temperature                =  24200 [°C]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/state                      = idle
 
 
 tpacpi-bat.BAT0.startThreshold                              =     80 [%]
 tpacpi-bat.BAT0.stopThreshold                               =     90 [%]
 tpacpi-bat.BAT0.forceDischarge                              =      0
 
 
 Charge                                                      =   89.4 [%]
 Capacity                                                    =   94.1 [%]

Ergänzung Teil 2:
Ich habe den Test mit meinem X220 und den 9-Zeller gerade zu Ende geführt, leider hat die Warnung etwas früher eingesetzt als Erwartet...
der "Code" von der ersten Ergänzung zeigt den Akku im Ruhezustand.
Hier nun diese Akku unter Last, damit das entladen keine Stunden dauert, habe ich die CPU mittel "burncpu" zu 100% ausgelastet.

   +++ ThinkPad Battery Status: BAT0 (Main / Internal)
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacturer               = SANYO
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/model                      = 45N1175
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacture_date           = 2013-10-16
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/first_use_date             = 2014-01-30
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/cycle_count                =    291
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/design_capacity            =  93960 [mWh]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/last_full_capacity         =  88460 [mWh]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_capacity         =  77900 [mWh]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_percent          =     88 [%]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_running_time_now =    109 [min]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_charging_time    = not_charging [min]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/group0_voltage             =   3777 [mV]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/group1_voltage             =   3805 [mV]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/group2_voltage             =   3828 [mV]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/voltage                    =  11410 [mV]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_avg                =  -3375 [mA]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_now                =  -3296 [mA]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_avg                  = -38508 [mW]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_now                  = -37607 [mW]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/temperature                =  27600 [°C]
 /sys/devices/platform/smapi/BAT0/state                      = discharging
 
 
 tpacpi-bat.BAT0.startThreshold                              =     80 [%]
 tpacpi-bat.BAT0.stopThreshold                               =     90 [%]
 tpacpi-bat.BAT0.forceDischarge                              =      0
 
 
 Charge                                                      =   88.1 [%]
 Capacity                                                    =   94.1 [%]

Nachdem von der ersten Zellengruppe die 3,2V unterschritten wurden habe ich Last auf einen Kern gesenkt, was zur Folge hatte, das die Stromaufnahme sich um 10W auf runter auf 30W verringert hat und aufgrund der geringen Last, hat sich die Spannung erholt, was zu erwarten war

Last reduzier aufeinen Kern+++ ThinkPad BatteryStatus: BAT0 (Main / Internal)
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacturer              = SANYO
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/model                     = 45N1175
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacture_date          = 2013-10-16
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/first_use_date            = 2014-01-30
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/cycle_count               =    291
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/design_capacity           =  93960 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/last_full_capacity        =  88460 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_capacity        =  24600 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_percent         =     28 [%]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_running_time_now=     47 [min]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_charging_time   = not_charging [min]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group0_voltage            =   3220 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group1_voltage            =   3286 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group2_voltage            =   3283 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/voltage                   =   9789 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_avg               =  -3348 [mA]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_now               =  -3113 [mA]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_avg                 = -32773 [mW]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_now                 = -30473 [mW]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/temperature               =  39000 [°C]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/state                     = discharging


tpacpi-bat.BAT0.startThreshold                             =     80 [%]
tpacpi-bat.BAT0.stopThreshold                              =     90 [%]
tpacpi-bat.BAT0.forceDischarge                             =      0


Charge                                                     =   27.8 [%]
Capacity                                                   =   94.1 [%]

Hier noch der Letzte Angabe von TLP, wo noch alles "normal" scheint, zumindest glaubt der Akku, dass er noch zu 25% voll ist....
Aber wie bereits zu sehen ist, sinkt die Spannung immer weiter, die erste Zellengruppe ist nahe an 3,1V

+++ ThinkPad BatteryStatus: BAT0 (Main / Internal)
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacturer              = SANYO
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/model                     = 45N1175
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacture_date          = 2013-10-16
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/first_use_date            = 2014-01-30
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/cycle_count               =    291
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/design_capacity           =  93960 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/last_full_capacity        =  88460 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_capacity        =  22150 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_percent         =     25 [%]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_running_time_now=     43 [min]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_charging_time   = not_charging [min]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group0_voltage            =   3138 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group1_voltage            =   3248 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group2_voltage            =   3241 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/voltage                   =   9627 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_avg               =  -3135 [mA]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_now               =  -3026 [mA]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_avg                 = -30180 [mW]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_now                 = -29131 [mW]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/temperature               =  38500 [°C]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/state                     = discharging


tpacpi-bat.BAT0.startThreshold                             =     80 [%]
tpacpi-bat.BAT0.stopThreshold                              =     90 [%]
tpacpi-bat.BAT0.forceDischarge                             =      0


Charge                                                     =   25.0 [%]
Capacity                                                   =   94.1 [%]

Als ich schließlich die Akkuwarnung erhielt, wurde die Last von etwa 30W aufrecht erhalten, und die erste Zellengruppe hatte nur noch 3,109V, da sind noch locker 0,6V drin, bevor der Akku Schaden nimmt und die Restkapazität dürfte in der Tat bei etwa 5-7%, was das Angeht, hat die Elektronik durchaus gute Arbeit geleistet.

Ansonsten liegt zwischen diesen beiden Werten vielleicht 20-30 Sekunden, leider habe ich nicht damit gerechnet, aber wie ja anhand der Spannung zu sehen ist, und wenn man sich die Testcharts vom weiter oben anschaut, sollte sich daraus ein guter Überblick erstellen lassen.

+++ ThinkPad BatteryStatus: BAT0 (Main / Internal)
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacturer              = SANYO
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/model                     = 45N1175
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/manufacture_date          = 2013-10-16
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/first_use_date            = 2014-01-30
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/cycle_count               =    291
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/design_capacity           =  93960 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/last_full_capacity        =  88460 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_capacity        =   5250 [mWh]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_percent         =      6 [%]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_running_time_now=     42 [min]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/remaining_charging_time   = not_charging [min]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group0_voltage            =   3109 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group1_voltage            =   3230 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/group2_voltage            =   3229 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/voltage                   =   9568 [mV]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_avg               =  -3180 [mA]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/current_now               =  -3143 [mA]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_avg                 = -30426 [mW]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/power_now                 = -30072 [mW]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/temperature               =  38500 [°C]
/sys/devices/platform/smapi/BAT0/state                     = discharging


tpacpi-bat.BAT0.startThreshold                             =     80 [%]
tpacpi-bat.BAT0.stopThreshold                              =     90 [%]
tpacpi-bat.BAT0.forceDischarge                             =      0


Charge                                                     =    5.9 [%]
Capacity                                                   =   94.1 [%]

Im Anhang befindet sich noch eine PDF Datei mit mehreren Ausgaben von TLP, die wollte ich nicht alle hier einstellen



Ergänzung Teil 3:


Ich persönlich versuche bei der Nutzung von Ladeschwellen auch immer die tatsächliche Spannung der einzelnen Zellen und des gesamten Packs im Auge zu behalten, so kann ich abschätzen, wie voll der Akku wirklich ist. Leider gibt es dazu keine verbindliche Aussage, die man auf alle Akkus übertragen kann, da es bei den Akkus zur Zeit der Generation dieser Akkus, eine sehr hohe Vielfalt an ver. Akkus gab. So muss man für jede Akkuchemie andere Werte zu Grunde legen.
Wenn ich feststelle, dass die angegebenen % sich zu sehr von der tatsächlichen Spannung unterscheiden, lasse ich den Akku in der Regel einfach so lange laden, bis er sich etwas in den Bereich bewegt hat, indem ich den Akku haben will.


Für die Nutzer, die sich damit nicht zu sehr auseinander setzen wollen, sollte es helfen, wenn der Akku bei täglicher Nutzung alle 10-14 Tage einmal komplett aufgeladen wird, wo wird der drift der Akku zumindest begrenzt. Doch auch spielt es eine Rolle, wie viel man vom Akku wirklich braucht.
Je mehr Kapazität vom Akku benötigt wird, je schneller "driftet" der Akku und je häufiger sollte er dementsprechend wieder komplett Aufgeladen werden um große plötzliche Sprünge zu vermeiden.sind

Wie am meinen Beisiel zu sehen war, ist der Akku in diesem Fall um etwa 20% gesprungen, was schon recht viel ist, anstatt die angegebenen 90% hatte der Akku somit nur 70%.
Was auch noch hinzu kommt, je mehr der Akku "driftet" je mehr verschiebt sich auch der Bereich, indem der Akku genutzt wird, was für die Lebensdauer des Akkus auch suboptimal ist, wenn es sich vermeiden lässt sollten Li-ion Akkus auch nicht unter 10% entladen werden, 20% Restkapazität wären noch besser...
Daher ist es durchaus ratsam bei Verwendung von Ladeschwellen, den Akku immer mal wieder ganz voll zu laden


Megalodon

 

[harpo]

Die Vermutung liegt nahe, dass die interne obere Schwelle der Dual Mode Firmware das von dir beobachtete erratische Verhalten bewirkt.

Der entnehmbare 23Wh-Akku meines T450s – betrieben nur mit unterer Schwelle von 67% – ist nach 1,5 J. schon runter auf 80% Kapazität. Ich halte es für möglich, dass auch hier die interne obere Schwelle am Werk ist und einen Teil der Kapazität maskiert.

Ja, die Möglichkeit ist mir auch in den Sinn gekommen. Aber eigentlich sollte die automatische Anpassung der oberen Schwelle durch die Elektronik doch den Akku schonen und die Kapazität so lange wie möglich auf einem möglichst hohen Level halten. Solch starke Gesamtkapazitätssenkungen in so wenigen Monaten zeigen da doch eher einen gegenteiligen Effekt. Aber dennoch würde man in jedem Fall eher eine stetige Absenkung der Gesamtkapazität erwarten und nicht, dass sie erst 1 Wh weniger beträgt, dann wieder mal 1 Wh mehr, dann wieder weniger usw... Kann die Elektronik "sich einfach nicht entscheiden", was nun die optimale obere Schwelle zum Ladestop ist? Oder schwankt etwa die von Megalodon beschriebene Entladeschlussspannung, also wird diese mal bei mehr oder weniger Restkapazität erreicht?

@Megalodon: Danke für Deine ausführlichen Beschreibungen, aber die muss ich mir wohl zu etwas weniger später Stunde nochmal genauer ansehen. Nur soviel zunächst: Deine Anhänge (Messwerttabellen, Diagramm) lassen sich leider nicht einsehen. Und ich hätte jetzt nicht gedacht, dass die Akkuspannung proportional zur Kapazität abfällt. Aber mit Akkutechnologie kenn ich mich nun wirklich nicht sonderlich gut aus...

 

[Megalodon]

Ja, die Möglichkeit ist mir auch in den Sinn gekommen. Aber eigentlich sollte die automatische Anpassung der oberen Schwelle durch die Elektronik doch den Akku schonen und die Kapazität so lange wie möglich auf einem möglichst hohen Level halten. Solch starke Gesamtkapazitätssenkungen in so wenigen Monaten zeigen da doch eher einen gegenteiligen Effekt. Aber dennoch würde man in jedem Fall eher eine stetige Absenkung der Gesamtkapazität erwarten und nicht, dass sie erst 1 Wh weniger beträgt, dann wieder mal 1 Wh mehr, dann wieder weniger usw... Kann die Elektronik "sich einfach nicht entscheiden", was nun die optimale obere Schwelle zum Ladestop ist? Oder schwankt etwa die von Megalodon beschriebene Entladeschlussspannung, also wird diese mal bei mehr oder weniger Restkapazität erreicht?

@Megalodon: Danke für Deine ausführlichen Beschreibungen, aber die muss ich mir wohl zu etwas weniger später Stunde nochmal genauer ansehen. Nur soviel zunächst: Deine Anhänge (Messwerttabellen, Diagramm) lassen sich leider nicht einsehen. Und ich hätte jetzt nicht gedacht, dass die Akkuspannung proportional zur Kapazität abfällt. Aber mit Akkutechnologie kenn ich mich nun wirklich nicht sonderlich gut aus...

Es hat sich angeboten, das mal zu schreiben...
Ja, für den Halbschlaf ist das vielleicht nicht gerade die beste Lektüre, zumal sie doch länger geworden ist, als ich dachte....
Ich habe ganz unten auch noch einen dritten Teil ergänzt, wie man quasi damit umgehen kann, um dem Problem zumindest etwas entgegen treten zu können...

Ich habe versucht, die Tabellen und die Grafiken erneut einzufügen, wenn die immer noch nicht sichtbar sind, bitte Rückmeldung geben, dann ändere ich da noch was.

Zum Thema Akkus, man kann nicht alles Wissen, dafür ist ein solchen Forum durchaus gut, weil sich hier im Biotop die Verrückten mit dem unterschiedlichen Wissen treffen. Also, wenn Du ein paar Fragen zu Li-ion Akkus hast, ein bisschen Wissen habe ich darüber.

In diesem Sinne verabschiede ich mich auch für diese Nacht

 

[linrunner]

@Megalodon: zusammengefasst habe ich verstanden:

• Die beim Entladen entnehmbare Energie ist geringer als die zugeführte Energie
• Beim Entladen wird der Wirkungsgrad mit zunehmendem Strom schlechter
• Die Akkuelektronik liegt mit Ihren Annahmen dazu stets etwas daneben und lädt deshalb weniger, als nötig wäre, um den gewünschten, tatsächlichen SOC (State of charge / Ladestand) zu erreichen
• Dadurch entfernt sich der tatsächliche SOC vom angezeigten SOC
• Der tatsächliche SOC ist für die Akkuelektronik nur bei ganz leerem und ganz vollem Akku anhand definierter Zellenspannungen (abhängig von der Akkuchemie) feststellbar (daher werden genau diese Punkte beim Rekalibrieren angesteuert)
• Die Verwendung einer oberen Ladeschwelle verhindert das regelmäßige Ansteuern des Referenzpunkts "Akku voll", dadurch werden grössere Abweichungen zwischen tatsächlichem und angezeigtem SOC möglich und das sprunghafte Verhalten des angezeigten SOC tritt auf

Offen bleiben folgende Fragen:

• Warum tritt das sprunghafte SOC-Anzeige-Verhalten erst seit der Generation *20 auf (vermutlich zusammenfallend mit der Dual Mode Battery Firmware)? Die oben geschilderten Zusammenhänge müssten doch auch für ältere Akkus Gültigkeit haben.
• Warum sinkt die Akku-Kapazität (last_full_capacity) so rasch ab? Das erste der beiden Probleme, die der TE im Startpost schildert.

Der entnehmbare 23Wh Akku meines T450s ist nach 1,5 Jahren bei 18,2 Wh angelangt. Mit Ladeschwellen 67/100%.

 

[harpo]

So in etwa wie von linrunner beschrieben, habe ich das auch heraus gelesen. Und ebenso die offenen Fragen bleiben bei mir auch.

Warum tritt das sprunghafte SOC-Anzeige-Verhalten erst seit der Generation *20 auf (vermutlich zusammenfallend mit der Dual Mode Battery Firmware)? Die oben geschilderten Zusammenhänge müssten doch auch für ältere Akkus Gültigkeit haben.

Hierzu wurde ja auch schon die Vermutung aufgestellt, dass durch die neue Firmware auch tp-smapi nicht mehr funktionierte und tpacpi-bat notwendig wurde. Letzteres war doch aber erst ab der Generation *30 der Fall. Wie man an Megalodons Beispielen schön sehen kann, verwendet das X220 noch smapi. Und daher frage ich mich auch: Müsste dieses Phänomen, wie von Megalodon erklärt, nicht generell auch für vorhergehende Modelle gelten?

Warum sinkt die Akku-Kapazität (last_full_capacity) so rasch ab? Das erste der beiden Probleme, die der TE im Startpost schildert.


Der entnehmbare 23Wh Akku meines T450s ist nach 1,5 Jahren bei 18,2 Wh angelangt. Mit Ladeschwellen 67/100%.

Eben. Bei meinem 23er sind es nach einem Jahr ca. 18,5 bis 19,5 Wh. Und das ist ja das, was mich eigentlich noch mehr wundert. Das es da keinen stetigen Abfall gibt, sondern immer mal wieder mehr oder weniger nach einer Rekalibrierung angezeigt wird. Wobei sich dennoch generell ein rasanter Abfall in den letzten ca. 2 Monaten gezeigt hat seit dem herausnehmen der oberen Ladeschwelle.

Nachdem ich es gestern wieder einmal mit einer manuellen Rekalibrierung versucht hatte, waren es schon wieder 18,76 Wh. Da mir dies keine Ruhe ließ, habe ich gestern und heute mal eine "Dauer-Rekalibrierung" durchgeführt, mittels TLP 5x hintereinander. Die Ergebnisse in der Reihenfolge: 19,53; 19,68; 19,52; 19,49; 20,55.

 

[linrunner]

dass durch die neue Firmware auch tp-smapi nicht mehr funktionierte und tpacpi-bat notwendig wurde. Letzteres war doch aber erst ab der Generation *30 der Fall.

Die *20er nehmen eine Sonderstellung ein:

• tp-smapi kann die untere Schwelle und force_discharge nicht mehr schreiben, jedoch die interessanten Dinge wie z.B. manufacture_date, cycle_count und Spannungswerte noch lesen
• Zum Setzen der unteren Schwelle und zum Entladen/Rekalibrieren muss man daher tpacpi-bat nehmen (was TLP transparent erledigt)

Ab den *30ern funktioniert tp-smapi dann gar nicht mehr und der Standardweg für das Lesen der Akkudaten liefert die interessanten Dinge nicht.

 

[harpo]

tp-smapi kann die untere Schwelle und force_discharge nicht mehr schreiben, jedoch die interessanten Dinge wie z.B. manufacture_date, cycle_count und Spannungswerte noch lesen
Zum Setzen der unteren Schwelle und zum Entladen/Rekalibrieren muss man daher tpacpi-bat nehmen (was TLP transparent erledigt)

Ah, das wusste ich nicht, dass die quasi "hybrid" sind. Das mit den "interessanten Dingen" ist wirklich schade, dass das nicht mehr funktioniert. Unter Windows geht das ja noch mit dem Lenovo Energiemanager, also wird es wohl prinzipiell noch unterstützt von der Firmware. Fehlen unter Linux dafür die "Schnittstellen" oder hat man's bislang nur noch nicht herausgefunden?

 

[Megalodon]

@Megalodon: zusammengefasst habe ich verstanden:

• Die beim Entladen entnehmbare Energie ist geringer als die zugeführte Energie
• Beim Entladen wird der Wirkungsgrad mit zunehmendem Strom schlechter
• Die Akkuelektronik liegt mit Ihren Annahmen dazu stets etwas daneben und lädt deshalb weniger, als nötig wäre, um den gewünschten, tatsächlichen SOC (State of charge / Ladestand) zu erreichen
• Dadurch entfernt sich der tatsächliche SOC vom angezeigten SOC
• Der tatsächliche SOC ist für die Akkuelektronik nur bei ganz leerem und ganz vollem Akku anhand definierter Zellenspannungen (abhängig von der Akkuchemie) feststellbar (daher werden genau diese Punkte beim Rekalibrieren angesteuert)
• Die Verwendung einer oberen Ladeschwelle verhindert das regelmäßige Ansteuern des Referenzpunkts "Akku voll", dadurch werden grössere Abweichungen zwischen tatsächlichem und angezeigtem SOC möglich und das sprunghafte Verhalten des angezeigten SOC tritt auf

Das ist eine gute Zusammenfassung und sehr gut auf den Punkt gebracht!
Einen Kritikpunkt zu Punkt 2.
Man würde es nicht als "Wirkungsgrad" bezeichnen, dennoch beschreibt des das Szenario durchaus treffend.
Die Kapazität wird üblicher Wiese bei Li-ion Akkus in (m)Ah angegeben und je nach Akku, steigt die Kapazität bei höheren Lasten wieder an.
Die schlechtere Energieausbeute von Akkus bei hohen Lasten, ist dem Innenwiderstand des Akkus geschuldet, was sich proportional zu Last (A) verhält.
Allerdings verringert sich der Innenwiderstand der Akkus, bei dessen Erwärmung, so dass sich die Spannung im Verlauf der Entladekurve dennoch verändert, wobei dabei auch noch andere Faktoren eine Rolle spielen.

- - - Beitrag zusammengeführt - - -

Offen bleiben folgende Fragen:

• Warum tritt das sprunghafte SOC-Anzeige-Verhalten erst seit der Generation *20 auf (vermutlich zusammenfallend mit der Dual Mode Battery Firmware)? Die oben geschilderten Zusammenhänge müssten doch auch für ältere Akkus Gültigkeit haben.
• Warum sinkt die Akku-Kapazität (last_full_capacity) so rasch ab? Das erste der beiden Probleme, die der TE im Startpost schildert.

Der entnehmbare 23Wh Akku meines T450s ist nach 1,5 Jahren bei 18,2 Wh angelangt. Mit Ladeschwellen 67/100%.

Warum dies Phänomen erste an der Generation *20 auftritt kann ich nicht sagen, da mein ich bis jetzt nur Modell aus dieser Generation besitze.
So kann ich zu älteren Thinkapds und deren Verhalten nur spekulieren, was ich an dieser Stelle nicht möchte.


Zu den anderen Punkten schreibe ich später nochmal was

- - - Beitrag zusammengeführt - - -

Weswegen jetzt ein Akku schnellerKapazität verliert, kann verschieden Gründe und Ursachen haben.
Das hängt auch wieder unter anderem mit den verschieden Hersteller von den Akkus zusammen, was für welche verwendet werden, Akkuchemie, Akkupflege, etc.
Aber dazu gibt es ja auch unter anderem schon Infos hier im Wiki.

Nachdem ich es gestern wieder einmal mit einer manuellen Rekalibrierung versucht hatte, waren es schon wieder 18,76 Wh. Da mir dies keine Ruhe ließ, habe ich gestern und heute mal eine "Dauer-Rekalibrierung" durchgeführt, mittels TLP 5x hintereinander. Die Ergebnisse in der Reihenfolge: 19,53; 19,68; 19,52; 19,49; 20,55.

Wenn man *mir* jetzt nur diese Werte vorlegen würde, ohne jegliches Hintergrundwissen, wie diese Werte zustande gekommen sind, würde ich als erstes mal die Messmethode infrage stellen.

Die Werte Unterscheiden sich zwar auf dem Papier schon sichtbar, aber...
Es gibt halt viele Faktoren, die auf diese Werte Einfluss haben.
z. B. spielen die Kontakte ein Rolle. Klar, sind innerhalb vom Akku alles verlötet, oder Punktverschweißung, aber die Kontakte zwischen Akku und Notebook können (!) durchaus einen Einfluss haben.

Ein weiterer Punkt wäre z. B. wie hat sich das Notebook verhalten, wenn das Notebook z.B. mal einen Moment mehr Leistung benötigt, weil es irgendwelche internen Sachen zu regeln hat, wirk sich das auch wieder negativ auf den Energiegehalt aus. Gerade wenn man da mehrere Kalibrierungen hintereinander durchführt, könnte das dazu führen, dass die späteren Messungen bessere Ergebnisse liefern.

Ein anderer wichtiger Punkt, der oftmals unterschätzt wird, ist die Temperatur.
1K Unterschied bei der Außentemperatur kann sich mit 0,35% bis 0,4% auf die Kapazität auswirken.
Bei 5K Temperaturdifferenz sind das z. B. schnell 2% des Energiehaltes, was bei 19,5Wh bereits 0,39Wh sind.
Auch spielt hierbei die Eigenerwärmung des Akkus eine Rolle

Dadurch dass die einzelnen Zellen noch gut in dem Akkupack verpackt sind und dadurch etwas isoliert sind, staut sich darin die Wärme, mit dem Ergebnis, dass ein warmer Akku bessere Ergebnisse abliefert, als ein kalter Akku. Wenn also die letzte Messung mit einem warmen Akku, in einer noch wärmeren Umgebung gemacht wurde, als die vorherigen Kalibrierungen, hast Du wahrscheinlich schon einen Grund gefunden für die unterschiedlichen Ergebnisse.


Aber auch weiß ich nicht, wie genau die Elektronik von Lenovo im Akku arbeitet, vermutlich wird Lenovo in den Akkus nicht die teuerste Elektronik zur Ermittlung des Energiegehalts einsetzen, so das darin auch eine Quelle gesehen werden kann, die einen gewissen Einfluss auf abweichende Ergebnisse haben kann.

Daher sehe Ich Deine ermittelten Werte als kein großes Problem, da mir auch nicht alle Faktoren bekannt sind, die einen Einfluss auf die Messergebnisse haben.




Darüber hinaus beobachte ich durchaus, dass die aktuelle Li-ion Technologie in machen Punkten immer empfindlicher wird und manche Akkuchemien dazu neigen, gerade in ihrer ersten 100-200 Zyklen schneller zu altern als anschließend.
Während es auch Akkuchemien gibt, die am Anfang nicht so schnell altern, dann aber im Alter dafür um so schneller an Leistung verlieren.
Doch auch hier spielen wieder viele Faktoren eine Rolle, wie Alterung Aufgrund der Nutzung, aber auch die kalendarische Alterung spielt bei Li-ion eine Rolle.

Dazu kommt, das beispielsweise viele Akkus heute empfindlicher auf hohe Ladeströme reagieren, als die Akku vor noch einigen Jahren, da die Hersteller auch gerne mit hohen Ladeströmen werben, damit der Akku schnell wieder voll ist, werden auch dort Kompromisse eingegangen, die dazu führen, dass die Akkus schneller altern, als es sein müsste.




PS: der 72Wh Akku von Lenovo nutz eine Zelle, die auf ihre Weise in vielen Punkten ein guter Akku ist.
Das ist eine grundsolide Zelle die zu recht zu dieser Zeit sehr beliebt war!
Tesla dürfte von diesen Zellen große Mengen in ihren Autos verbaut haben.