Laufzeit der Batterie berechnen

Kazuya91

Commander
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Hi,

ich möchte die Laufzeit eines Mikrocontrollers berechnen an dem ein Lithium Ionen Akku hängt. Ich bekomme mit meiner Berechnung sehr gute Werte, meiner Meinung nach zu gute. Daher denke ich ständig dass ich etwas übersehen habe.

Hintergrund: Ich habe einen Mikrocontroller der 10 sekunden am Tag aufwacht, sich per Wifi verbindet, etwas verschickt und sich dann wieder schlafen legt (also 24 Stunden). Jeden Tag wacht er nur einmal auf und zu einer bestimmten Uhrzeit. Ich habe, um die Laufzeit mit verschiedenen Akkus und Konfigurationen zu errechnen, ein Matlab-Skript geschrieben damit ich nicht alles von neu von Hand ausrechnen muss.

Code:
clear all;
close all;
clc;

tag_sek = 86400;

cap_mAh = 5200;

cap_mAs = cap_mAh * 3600; %Kapazitaet in mAs

wifi_mA = 128;          
sensoren_mA = 25;       
deepsleep_uA = 135; %mikroampere

wifidauer_sek = 10;
sensoren_sek = 2;
deepsleep_dauer_sek = tag_sek - wifidauer_sek;


%Verbrauch_1 in mAs : deepsleep 

deepsleep_mA = deepsleep_uA/1000;

verbrauch1 = deepsleep_mA * deepsleep_dauer_sek;

%Verbrauch_2 in mAs: Sensoren

verbrauch2 = sensoren_mA * sensoren_sek;

%Verbrauch_3 in mAs: nur WIFI

verbrauch3 = wifi_mA * wifidauer_sek;

Gesamtverbrauch_pro_tag = verbrauch1 + verbrauch2 + verbrauch3;

Laufzeit = floor(cap_mAs / Gesamtverbrauch_pro_tag)

Ich wandele die Kapazität des Akkus erstmal von mAh in mAs um. Dann errechne ich den einzelnen verbrauch der Sensoren, des Mikrocontrollers im Schlaf und den Verbrauch des Mikrocontrollers bei der WIFI-Übertragung. Ich addiere dann den Verbrauch zusammen und teile dann die Kapazität durch den Tagesverbrauch um die Laufzeit in Tagen zu errechnen. Die Selbstentladung des Akkus vernachlässige ich in der Rechnung.

Ist die Rechnung so korrekt? Ich denke schon, aber die Ergebnisse die ich bekomme sind wie gesagt "zu gut". Danke schonmal!
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallöchen,

die Rechnung ist soweit korrekt. Allerdings musst du folgende Punkte beachten:
1. Selbstentladung des Akkus, da gibt es viele Aussagen von 2,3% pro Monat bis einige 10% pro Monat (sollte im Datenblatt stehen)
2. Akku nicht tiefentladen, d.h. z.B. 20% Restladung drin lassen, bzw. nicht unter XY Volt entladen (steht im Datenblatt)
3. Deine Schaltung funktioniert nur mit minimal XY Volt und zieht dabei ABC mA. Was passiert, wenn sich der Akku entlädt und die Spannung unter den Wert sinkt?
 
Bei so geringen Anforderung bieten sich Batterien an.

Zieht deine Schaltung wirklich nur den Saft den der µC braucht? Mögliche sonstige "Verbraucher" wären Spannungswandler, der Sensor

Kannst du deine Schaltung überhaupt direkt an den Akku klemmen? Die ESP8622 vertragen nur 3-3,6V ein voller Lion Akku mit 4.2V wäre also zu viel.

Wie wird der µC geweckt? Es bringt ja wenig, wenn der µC im Tiefschlaf ist und damit auch der Zeitgeber und es keinen internen Trigger gibt. Es wäre also zu prüfen ob der Tiefschlafmodus überhaupt anwendbar ist.
 
@sitting chair
Es ist ein Lithium Ionen Akku. Selbstentladung von 1-2% laut Netz. Ich hätte zu der Selbstentladung eine Frage...

Wenn man sagt 1% Selbstentladung, meint man dann 1% von der maximalen Kapazität oder der aktuellen Kapazität?
Deine Punkte habe ich im Hinterkopf schon einkalkuliert gehabt :). Es ging mir nur um die Rechnung. Aber da du bestätigst dass ich richtig liege bin ich doch erstaunt wie lange er mit meinem Akku halten wird.

@Piktogramm
Es ist ein ESP32. Der verträgt 2,3V bis max. 3,6V. Die Dev-Boards haben einen Regler mit an Board (hab nicht gesagt dass ich ein Dev-Board verwende) und für den bloßen Chip kann man einen LDO Regulator verwenden. der µC wird von der RTC geweckt. Man sagt ihm wieviel Sekunden er schlafen soll und das macht er dann auch.
 
sitting chair schrieb:
Das ist wie ein Loch im Eimer. Das Loch wird ja nicht kleiner, wenn weniger Wasser drin ist.
Das Loch wird nicht kleiner, aber mit fallendem Wasserstand wird der Wasserdruck geringer und dadurch der Wasserverlus/Zeit weniger. Klugscheißermodus=off *scnr*
 
Dr. Wiesel schrieb:
und für den bloßen Chip kann man einen LDO Regulator verwenden.
Dann solltest du in deine Rechnung auch noch den Ruhestrom von diesem mit einbeziehen. Denn teilweise recht unterirdischen Wirkungsgrad bei diesen geringen Strömen sollte man auch nicht ganz unbeachtet lassen. Und die notwendige dropout voltage sollte man auch mit einbeziehen wenn man im Datenblatt nachschaut wieviel Kapazität man aus dem Akku/Batterie überhaupt entnehmen kann bevor die Spannung zu niedrig wird.
 
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