Akku Laufzeit Rechner

🔋 Einführung

Dieser Akku Laufzeit Rechner dient zur realistischen Abschätzung der Betriebsdauer von portablen Funkstationen, insbesondere beim Einsatz von Akkus in Verbindung mit DC/DC-Wandlern.

Im Gegensatz zu einfachen Wattstunden-Rechnern berücksichtigt dieses Tool typische Betriebsbedingungen aus dem Amateurfunk:

• unterschiedliche Betriebsarten (FM, SSB, CW)
• Verhältnis Sendezeit zur Gesamtzeit über den Duty Cycle
• Spannungswandlung und Systemverluste bei DC/DC-Wandlern und Kabeln
• unterschiedliche Akkuspannung und Transceiver Betriebsspannung
• Restkapazität zur Akkuschonung

⚙️ Bedienung

Alle Parameter werden über Slider eingestellt und sofort live berechnet.

Damit eignet sich das Tool insbesondere zur Vorbereitung für:

• VHF/UHF-Portabelbetrieb auf Bergen
• SSB-/QRP-Fieldday-Stationen
• Satellitenfunk (z. B. QO-100 portable Setups)
• Akku-basierte Mobilstationen

🔋 Eingangsgrößen

• Akku-Spannung: Nennspannung des Energiespeichers (z. B. 18 V Werkzeugakku)
• Betriebsspannung: Versorgungsspannung des Funkgeräts (typisch 13,8 V)
• Kapazität: Akkukapazität in Ah
• RX Strom: Stromaufnahme im Empfangsbetrieb
• TX Strom: Stromaufnahme im Sendebetrieb

⚙️ Betriebsarten

• FM: Dauerträgerbetrieb mit konstanter Last
• SSB: sprachabhängiger Mittelwertbetrieb mit reduzierter mittlerer Last
• CW: getasteter Betrieb mit geringer mittlerer Last

⏱️ TX Duty Cycle

Der Strom wird anhand der anteiligen Zeiten von Empfang und Sendung berechnet.
Reiner Empfangsbetrieb entspricht 0% Duty Cycle.
Ein durchgehendes Sendesignal entspricht 100% Duty Cycle.

🔄Effizienz der Umwandlung

Dieser Wert gibt den Wirkungsgrad eines DC/DC-Wandlers in Prozent an.
Bei längeren Leitungen können die Verluste über einen niedrigeren Effizienz Wert berücksichtigt werden.

🪫Reserve

Bis zu welcher Mindestkapazität darf der Akku entladen werden. Angabe in Prozent der Gesamtkapazität des Akkus.

📊 Ergebnis

Die Ausgabe zeigt unten die ermittelten Werte an:

• geschätzte Betriebsdauer
• durchschnittliche Stromaufnahme
• verfügbare Energie in Wh

Elektrotechnische Grundlagen

Energie → Leistung → Zeit

Die Betriebsdauer eines Systems ergibt sich aus dem Verhältnis von verfügbarer Energie im Akku zur Leistungsaufnahme des Verbrauchers.

Grundformel der Laufzeit

t = E / P

• t = Laufzeit (h)
• E = Energieinhalt (Wh)
• P = Leistungsaufnahme (W)

Energieinhalt des Akkus (Wh)

Bei Akkus wird meist ein Wert in Ah (Amperestunden), sowie die Nennspannung angegeben. Zum Beispiel 5 Ah bei 18 V.
Für die Berechnung wird in Wh umgerechnet.

E = U × C

• U = Spannung (V)
• C = Kapazität (Ah)

Beispiel: 18 V · 5 Ah = 90 Wh

Leistungsaufnahme des Verbrauchers

Die Last kann definiert werden durch Angabe von Nennspannung und Stromaufnahme unter Berücksichtigung von Betriebsart und Duty-Cycle.
Die Leistung P ist nicht der Spitzenwert, oder die Sender Ausgangsleistung, sondern der Mittelwert der Leistungsaufnahme im typischen Betrieb.

P = U × I

• I = Strom (A)
• U = Spannung (V)

Wirkungsgrad (DC/DC-Wandler)

In realen Systemen wird niemals ein Wirkungsgrad von 100 % erreicht, da in DC/DC-Wandlern sowie durch Leitungsverluste stets ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt wird. Typische Werte liegen dabei zwischen 85 % und 95 %. Die tatsächlich nutzbare Energie ergibt sich daher aus:

E_eff = E × η

• η = Wirkungsgrad (typisch 0,85–0,95)

Nutzbare Akkukapazität

Ein Akku sollte nicht vollständig entladen werden, da dies die Lebensdauer deutlich reduziert. Aus diesem Grund wird im Rechner eine Restkapazität berücksichtigt, die je nach Akkutyp unterschiedlich ausfällt.
Für LiFePO₄-Akkus sind beispielsweise etwa 15 % Restkapazität üblich, während Bleiakkus in der Praxis häufig nicht unter 50 % entladen werden sollten. Die nutzbare Energie ergibt sich somit aus:

E_usable = E × DOD

• DOD = Depth of Discharge beschreibt den nutzbaren Entladeanteil (z. B. 0,85 entspricht 15% verbleibender Restkapazität)

Gesamte Praxisformel

Die reale Laufzeit eines Systems ergibt sich, wie zuvor beschrieben aus mehreren Einflussgrößen, welche in folgender Formel berücksichtigt sind:

t = (U × Ah × η × DOD) / P

Beispielrechnung

Akku mit 18 V und 2,5 Ah → 45 Wh

• Wirkungsgrad: 0,85
• nutzbare Kapazität: 0,85
• Last: 11 W

t = (45 × 0.85 × 0.85) / 11
t = 2,96

👉 ca. 2 h 57 min Laufzeit