🔋 Batterielaufzeit-Rechner

Ein Batterielaufzeit-Rechner beantwortet die Frage, die sich jeder Maker irgendwann stellt: „Wie lange läuft das Ding wirklich?" Die Antwort ist eine einfache Division. Du nimmst die in der Batterie gespeicherte Energie — ihre Kapazität — und teilst sie durch die Rate, mit der dein Gerät sie entnimmt. Das Ergebnis ist die Laufzeit in Stunden. Es ist dieselbe grundlegende Buchführung, mit der du den Vorwiderstand für eine LED dimensionierst oder den Ruhestrom hinter einem Spannungsteiler prüfst — nur eben ausgedrückt in Zeit statt Widerstand.

Die Kapazität wird in Milliamperestunden (mAh) oder Amperestunden (Ah) gemessen. Trotz des Namens ist es ein Maß für die Ladung, nicht für die Leistung: Eine 2000-mAh-Zelle liefert eine Stunde lang 2000 mA, oder zwanzig Stunden lang 100 mA — oder jede andere Kombination, deren Produkt 2000 ergibt. Der Strom, den dein Gerät zieht, wird in Milliampere (mA) gemessen. Teilst du die beiden, kürzen sich die „Milliampere" heraus und es bleiben Stunden.

Für eine 2000-mAh-Batterie zeigt die Tabelle, wie die Laufzeit mit wachsender Last schrumpft:

Die Kernformel ist nur ein Verhältnis von Ladung zu Strom:

Laufzeit (h) = Kapazität (mAh) ÷ Last (mA)

Teilen sich mehrere gleichartige Geräte eine Batterie, multipliziere die Last zuerst mit der Gerätezahl. Der Rechner macht das für dich: Ein 2000-mAh-Akku, der vier 100-mA-Geräte speist, zieht insgesamt 400 mA und hält also 2000 ÷ 400 = 5 Stunden statt 20. Achte auf den Nenner — doppelter Strom halbiert die Laufzeit, jedes Mal. Dieselbe „Addier-sie-alle"-Logik begegnet dir, wenn du Zellen parallel schaltest: Hier verhält sich die Kapazität wie die Zweigströme in einem Parallelschaltungs-Netzwerk.

Als Gegenprobe meldet der Rechner zusätzlich die C-Rate — den Laststrom geteilt durch die Kapazität in gleicher Einheit: C = I(mA) ÷ Kapazität(mAh). Eine Entnahme von 0,05 C (100 mA aus 2000 mAh) ist ein sanfter, lebensverlängernder Tröpfelstrom; 1 C bedeutet, die Batterie ist in genau einer Stunde leer; alles über 2 C ist eine harte, wärmeerzeugende Entladung, die die Zelle altern lässt. Die C-Rate ist die Zahl, die Batterie-Datenblätter tatsächlich angeben — so vergleicht man eine winzige Knopfzelle ehrlich mit einem klobigen 18650.

Echte Batterien verstecken zwei Stolpersteine. Erstens wird die Kapazität normalerweise bei einer moderaten C-Rate angegeben (oft 0,2 C); ziehst du stärker, bekommst du weniger als auf dem Etikett — dieser Abfall ist der Peukert-Effekt, am deutlichsten bei Blei-Säure und alten NiMH-Zellen. Zweitens zählt die „Abschaltspannung": Ein Gerät, das bei 3,0 V stirbt, quetscht aus einem Li-Ion mehr Laufzeit heraus als eines, das bei 3,4 V aufgibt. Der Rechner liefert den idealen Wert — behandle ihn als großzügige Obergrenze.

Der Aufbau eines Akkupacks ist eine eigene Entscheidung, getrennt von der Laufzeit-Mathematik. In Reihe gestapelte Zellen addieren ihre Spannungen, behalten aber dieselbe Kapazität — die Laufzeit ändert sich nicht; parallel geschaltete Zellen addieren die Kapazität (und die Stromfähigkeit), während die Spannung gleich bleibt — die Laufzeit wächst also proportional. Ein „3S2P"-Li-Ion-Akku läuft deshalb etwa doppelt so lange wie eine einzelne Reihenkette, bei dreifacher Spannung. Die Kapazität, die du in den Rechner eingibst, sollte dieser parallel addierte Gesamtwert sein — nicht der Wert einer einzelnen Zelle.

1. Gib die Batteriekapazität ein und wähle ihre Einheit, also mAh für kleine Zellen und Ah für große Akkus.
2. Gib den Strom ein, den dein Gerät zieht, und wähle seine Einheit (mA, A oder uA).
3. Trage ein, wie viele gleichartige Geräte sich die Batterie teilen, und lasse den Wert bei einem einzigen Gerät auf 1.
4. Drücke auf Berechnen, um die Laufzeit in Stunden und Tagen, den Gesamtstrom und die C-Rate zu sehen.
5. Vergleiche die C-Rate mit dem Datenblatt deiner Zelle und bleibe für eine lange Lebensdauer deutlich unter 1 C.

Warum stirbt mein Gerät früher, als der Rechner vorhersagt?

Der Wert ist ideal. Echte Zellen liefern bei hoher Entnahme weniger (Peukert-Effekt), die Abschaltspannung beendet den Betrieb vorzeitig, und die Selbstentladung nagt im Ruhezustand. Kälte schrumpft die nutzbare Kapazität zusätzlich. Rechne in der Praxis mit 80–90 Prozent des Werts.

Was ist eine sichere C-Rate?

Unter 0,5 C ist sanft und lebensverlängernd für die meisten Chemien. Um 1 C ist normal für Handys und Elektrowerkzeuge. Dauerhaft über 2 C erzeugt Wärme und verschleißt die Zelle; nur speziell gebaute Zellen stecken das weg.

Kann ich das für eine USB-Powerbank verwenden?

Ja, aber lies die angegebene mAh-Zahl der Powerbank auf Zellenebene (3,7 V) ab, nicht den 5-V-Ausgangswert auf der Verpackung — die 5-V-Zahl enthält bereits Umwandlungsverluste und unterschätzt, was die Zellen tatsächlich fassen.

Hält ein größerer Akku immer proportional länger?

Im idealen Modell ja — doppeltes mAh, doppelte Stunden. In der Realität hat eine größere Zelle auch einen niedrigeren Innenwiderstand und bleibt kühler, bei sehr hoher Entnahme kommt also etwas von der verlorenen Kapazität zurück. Bei moderaten Lasten ist die Beziehung nahezu linear.

Wie berücksichtige ich ein Gerät, das die meiste Zeit schläft?

Mittele den Strom über einen vollen Zyklus — zieht es 9 Sekunden lang 5 mA und 1 Sekunde lang 100 mA, liegt der Mittelwert bei etwa 14,5 mA. Gib diesen Mittelwert in den Rechner ein, um einen realistischen Schätzwert zu erhalten.

Für sparsame Funkknoten ziele auf eine mittlere Entnahme unter 0,05 C — ein 2000-mAh-Li-Ion, das 20 mA schlürft, reicht über vier Tage; das passt perfekt zu der Ruhestrom-Überlegung hinter einem Spannungsteiler aus großen Widerständen.

Wenn du eine Versorgung dimensionierst, denk daran: Die Zahl des Rechners ist eine Obergrenze. Muss dein Produkt eine kalte Woche mit einer Ladung überstehen, plane grob 70 Prozent der idealen Laufzeit ein — dann wirst du nicht überrascht.

Alte und neue Zellen in Reihe zu mischen ist eine trügerische Ersparnis: Die schwächste Zelle erreicht zuerst die Abschaltspannung und der Akku stirbt, obwohl die anderen noch Ladung halten. Tausche die gesamte Reihenkette gemeinsam.

Reicht die Laufzeit nicht, erhöhe die Kapazität oder senke den Verbrauch — und prüfe passive Stromfresser wie eine Status-LED, die nie ausgeht; eine einzelne dauerhaft leuchtende 5-mA-Anzeige kann heimlich ein Drittel einer kleinen Batterie auffressen.

Bei Funkknoten verbindet der Tastgrad zwei Welten: Der mittlere Strom, den du hier einträgst, entscheidet über die Laufzeit, während der Träger, den du sendest, durch die Wellenlängen-Mathematik eines Frequenz-zu-Wellenlänge-Tools festgelegt ist. Reduziere die Sendezeit, und sowohl das Batterie- als auch das Antennenbudget verbessern sich.

Temperatur stiehlt heimlich Kapazität: Ein Li-Ion liefert bei 0 °C vielleicht 80 Prozent seiner mAh bei Zimmertemperatur, und unter dem Gefrierpunkt fällt der Wert weiter, während Laden unsicher wird. Lebt dein Produkt im Winter im Freien, plane diese reduzierte Kapazität ein statt der Labornummer — die Obergrenze des Rechners führt dich dann trotzdem richtig.