Batterielaufzeit-Rechner: Laufzeit und Leistung

Die Batterielaufzeit beginnt mit einem einfachen Verhältnis: Kapazität in Milliamperestunden geteilt durch mittleren Strom in Milliampere. Eine Batterie mit 3,000 mAh an einer konstanten Last von 500 mA hat eine ideale Laufzeit von sechs Stunden. Reale Systeme können üblicherweise nicht jede angegebene Milliamperestunde nutzen. Deshalb multipliziert dieser Rechner die Kapazität vor der Division mit dem nutzbaren Anteil. Bei 85 Prozent nutzbarer Kapazität ergeben sich im selben Beispiel 2,550 mAh und etwa 5.1 Stunden. Das Prozentfeld fasst mehrere praktische Einflüsse zu einem Planungsfaktor zusammen. Die Schutzschaltung kann vor vollständiger Entleerung abschalten, Spannungsregler verlieren Energie, hohe Entladeraten verringern die verfügbare Kapazität und Alterung senkt den ursprünglichen Nennwert. Auch die Temperatur zählt: Kälte kann die Abgabe vorübergehend reduzieren, Wärme beschleunigt die langfristige Alterung. Für viele intakte Systeme sind 80 bis 90 Prozent eine sinnvolle erste Schätzung. Der passende Wert sollte jedoch aus Entladekurven und gemessenem Wandlerwirkungsgrad abgeleitet werden. Die Stromaufnahme sollte zeitlich gewichtet gemittelt werden, statt einfach den Höchstwert aus dem Datenblatt zu übernehmen. Elektronik wechselt oft zwischen Schlafmodus, Leerlauf, Verarbeitung, Funkübertragung, Motorbetrieb und Anzeigezuständen. Multiplizieren Sie den Strom jedes Zustands mit seinem Zeitanteil und addieren Sie die Beiträge. Ein Sensor mit 100 mA während zehn Prozent und 1 mA während neunzig Prozent der Zeit benötigt im Mittel beispielsweise 10.9 mA. Spitzenstrom bleibt für Spannungseinbrüche und Bauteilauswahl wichtig, auch bei kleinem Tastgrad. Die Spannung ändert das mAh-basierte Laufzeitverhältnis nicht, wenn Batterie- und Laststrom auf derselben elektrischen Seite gemessen werden. Sie dient zur Berechnung der Energie in Wattstunden und der mittleren Lastleistung. Nutzbare Wh sind nutzbare mAh mal Spannung geteilt durch 1,000. Die Lastleistung ist Strom in Ampere mal Spannung. Ändert ein Wandler die Spannung, vergleichen Sie Energie und Leistung statt unmittelbar Eingangs- und Ausgangsstrom und berücksichtigen Sie den Wandlerwirkungsgrad. Batterieangaben sind Nennwerte, die unter festgelegten Laborbedingungen gemessen wurden. Lithium-Ionen-Packs, Alkalizellen, Nickel-Metallhydrid-Akkus und Bleiakkus haben unterschiedliche Entladeeigenschaften. Die Kapazität kann von Abschaltspannung, Lastprofil, Chemie, Zellabgleich und Ladehistorie abhängen. Ein Batteriemanagementsystem kann zudem Energie für Sicherheit und längere Zyklenlebensdauer reservieren. Nutzen Sie das Ergebnis zur Auswahl und Einsatzplanung und überprüfen Sie den Entwurf anschließend durch Messungen. Erfassen Sie den Strom über repräsentative Betriebszyklen, testen Sie bei erwarteten Temperaturen, berücksichtigen Sie Selbstentladung und Standbyverluste und planen Sie Alterungsreserve ein. Batteriesysteme benötigen geeignete Ladegeräte, Schutzschaltungen, Leitungen, Sicherungen und Wärmemanagement. Laufzeitberechnungen ersetzen weder Sicherheitsvorgaben des Herstellers noch elektrische Auslegungsrichtlinien.