Akkulaufzeit-Rechner
Eingaben
| Akkukapazität | 3.000 |
|---|---|
| Stromaufnahme | 150 |
| Wirkungsgrad | 85 % |
Akkulaufzeit-Rechner
Schätze aus der Kapazität in mAh und der durchschnittlichen Stromaufnahme eines Geräts in mA, wie lange ein Akku hält. Mit einem Wirkungsgrad lässt sich der ideale Wert an reale Verluste anpassen; das Ergebnis erscheint in Stunden und Minuten.
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Akku und Last
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Geschätzte Laufzeit
Ideale Laufzeit
Akkulaufzeit
Eine Batterie speichert eine feste Ladungsmenge, und ein Gerät entlädt sie mit einer bestimmten Rate. Teilt man das eine durch das andere, ergibt sich die Laufzeit – doch hinter der sauberen Rechnung verbirgt sich ein Bündel realer Verluste, die ein einziger Wirkungsgrad im Zaum hält.
Die Laufzeitformel
Die Batteriekapazität wird in Milliamperestunden (mAh) angegeben: Eine 3.000-mAh-Zelle kann im Prinzip 3.000 mA für eine Stunde liefern, oder 300 mA für zehn Stunden, oder 150 mA für zwanzig. Der Strom, den ein Gerät zieht, wird in Milliampere (mA) angegeben. Kapazität durch Strom ergibt die ideale Laufzeit:
ti=IQwobei die Kapazität in mAh und die durchschnittliche Stromaufnahme in mA ist. Die Einheiten kürzen sich sauber – Milliamperestunden geteilt durch Milliampere lassen Stunden übrig – sodass keine Umrechnung nötig ist.
Reale Batterien liefern nie die volle Menge, daher multipliziert die Schätzung die ideale Laufzeit mit einem Wirkungsgrad zwischen 0 und 1:
t=IQ×kEin Faktor von 0,85 (85 %) ist ein üblicher Ausgangspunkt; höhere Lasten und ältere Zellen rechtfertigen weniger.
Rechenbeispiel
Nimm eine 3.000-mAh-Batterie, die ein Gerät mit durchschnittlich 150 mA versorgt, bei 85 % Wirkungsgrad.
Zuerst die ideale Laufzeit:
ti=1503,000=20 StundenDann der Abschlag:
t=20×0,85=17 StundenDie Batterie hält also praktisch etwa 17 Stunden, gegenüber einer theoretischen Obergrenze von 20. Erhöht man die Last auf 300 mA, halbiert sich die ideale Laufzeit auf 10 Stunden, was nach dem Abschlag rund 8,5 Stunden ergibt.
Warum die Praxis zurückbleibt
Die ideale Formel setzt voraus, dass die Zelle jede aufgedruckte Milliamperestunde bei konstanter Spannung ohne Verlust abgibt. Mehrere Effekte höhlen das aus:
- Reglerverluste. Ein Gerät läuft selten mit der rohen Batteriespannung. Das Hoch- oder Herunterwandeln verliert einige Prozent als Wärme.
- Selbstentladung. Zellen verlieren auch im Ruhezustand Ladung, umso mehr in der Wärme.
- Temperatur. Kälte senkt die nutzbare Kapazität der Chemie; Hitze beschleunigt die Alterung.
- Optimistische Nennkapazität. Der Aufdruck wird unter milder, standardisierter Entladung gemessen – schonender als die meisten realen Arbeitszyklen.
Der Wirkungsgrad fasst all dies zu einer Zahl zusammen. Ein gut abgestimmter Regler unter leichter, gleichmäßiger Last erreicht vielleicht 85–90 %; eine stoßweise, hohe Last an einer müden Zelle kann auf 70 % oder darunter fallen.
Der Peukert-Effekt
Es gibt einen Verlust, den der Wirkungsgrad nur näherungsweise erfasst: Die Kapazität schrumpft, wenn der Entladestrom steigt. Das Peukert-Gesetz beschreibt dies – doppelter Strom bringt oft deutlich weniger als die halbe Laufzeit, weil schnellere Entladung mehr der gespeicherten Ladung ungenutzt lässt. Der Effekt ist bei Blei-Säure-Batterien und hohen Strömen ausgeprägt und bei den Lithium-Ionen-Zellen in Handys und Laptops milder. Bei annähernd konstanter Last genügt es, ihn in einen niedrigeren Wirkungsgrad einzurechnen; bei stark schwankendem oder sehr hohem Strom liefert ein eigenes Peukert-Modell eine genauere Antwort.
Den mittleren Strom schätzen
Die Formel belohnt eine realistische Stromangabe. Die meisten Geräte sind überwiegend im Ruhezustand und wachen nur kurz auf, um zu arbeiten, sodass ein Spitzenwert die Entladung stark überschätzt. Verwende nach Möglichkeit den Mittelwert über einen ganzen Arbeitszyklus – ein Sensor, der jede Minute eine Sekunde lang 50 mA und sonst 1 mA zieht, mittelt zum Beispiel knapp unter 2 mA, nicht 50. Datenblätter nennen oft einen typischen oder Standby-Strom, der dem nützlichen Mittelwert näher kommt als das Maximum.
Verwandte Schätzungen
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Wie berechnet man die Akkulaufzeit aus mAh?
Teile die Kapazität in Milliamperestunden durch die durchschnittliche Stromaufnahme in Milliampere und multipliziere mit einem Wirkungsgrad. Ein 3.000-mAh-Akku, der eine Last von 150 mA versorgt, läuft im Idealfall 3.000 ÷ 150 = 20 Stunden, bei 85 % Wirkungsgrad etwa 17 Stunden. Da sich mAh geteilt durch mA zu Stunden kürzt, geht die Rechnung ohne Umrechnung auf.
Warum fällt die reale Akkulaufzeit geringer aus als berechnet?
Die einfache Formel mAh durch mA setzt voraus, dass der Akku seine volle Nennkapazität bei konstanter Spannung ohne Verluste abgibt. In der Praxis verlieren Spannungsregler einige Prozent, die Zelle entlädt sich selbst, Kälte oder Hitze senken die nutzbare Kapazität, und die Nennkapazität wird unter milden Laborbedingungen gemessen. Der Wirkungsgrad fasst diese Verluste zusammen, weshalb 70–85 % für die meiste Elektronik realistisch sind.
Welchen Wirkungsgrad sollte ich ansetzen?
Für eine grobe Schätzung sind 80 % ein sinnvoller Standard für gängige Geräte. Leichte, gleichmäßige Lasten an einem gut abgestimmten Regler erreichen 85–90 %; hohe oder stoßweise Lasten, ältere Zellen oder Kälte können auf 70 % oder darunter fallen. Setze den Faktor nur auf 100 %, wenn du die rein theoretische Obergrenze zum Vergleich statt einer realistischen Schätzung sehen willst.
Was ist der Peukert-Effekt?
Das Peukert-Gesetz beschreibt, wie die nutzbare Kapazität eines Akkus mit steigendem Entladestrom sinkt: doppelter Strom bedeutet oft weniger als die halbe Laufzeit.
Am stärksten wirkt sich das bei Blei-Säure-Akkus und hohen Strömen aus, und es zählt zu den Verlusten, die der Wirkungsgrad näherungsweise erfasst. Für ein präzises Ergebnis unter hoher Last wähle einen niedrigeren Wirkungsgrad oder ein eigenes Peukert-Modell statt dieser einfachen Schätzung.