Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Schätzung zur Akkulaufzeit


von Christian (Gast)


Lesenswert?

Guten Tag,

mal eine Frage in die Runde. Was würde schneller (%) leer gehen, 2x 
LiFePo4 je 75Ah (Reihenschaltung) + irgendeinen Step Up Converter oder 
4x LiFePo4 je 25Ah (Reihenschaltung). Der Verbrauch würde in beiden 
Fällen bei 12V 2A liegen.

Danke

von Jens G. (jensig)


Lesenswert?

Rechne doch einfach den Energiegehalt beider Varianten aus, dann sollte 
Dir klar sein, was schneller schlapp macht ...

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Christian schrieb:
> mal eine Frage in die Runde. Was würde schneller (%) leer gehen, 2x
> LiFePo4 je 75Ah (Reihenschaltung) + irgendeinen Step Up Converter oder
> 4x LiFePo4 je 25Ah (Reihenschaltung).

Wow. 2 Akkus mit dreifacher Kapazität im Vergleich zu 4 Akkus mit 
einfacher Kapazität. Ich frag mal die Nachbarskinder. Die sind in der 6. 
Klasse und 7. Klasse. Kriegen die raus. Sicher!

Der Große rechnet wahrscheinlich auch noch aus, ab welchem (schlechten) 
Wirkungsgrad der Stepup die zusätzliche Energie aus den dickeren Akkus 
verheizt.

von Christian (Gast)


Lesenswert?

Jens G. schrieb:
> Rechne doch einfach den Energiegehalt beider Varianten aus, dann
> sollte Dir klar sein, was schneller schlapp macht ...

Bei 25Ah ist klar, da kann ich direkt einsetzen und  bekomme so um 11St. 
Aber wie sieht es bei 75Ah aus, kann ich, sagen wir mal 75Ah in zwei 
teilen, um so zusagen Verluste von Step Up Konverter abzudecken? d.h. 
ich bekomme dann bei 12V so um 37Ah, daraus ergeben sich ca. 16St. Ist 
es richtig so?

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Axel S. schrieb:
> Wow. 2 Akkus mit dreifacher Kapazität im Vergleich zu 4 Akkus mit
> einfacher Kapazität. Ich frag mal die Nachbarskinder. Die sind in der 6.
> Klasse und 7. Klasse. Kriegen die raus. Sicher!

Na ja, rechnen will der TO auch nicht.
Der Titel lautet „ Schätzung zur Akkulaufzeit“. Ich würde daher schätzen 
dass der bzw. die Akkus mit den höheren Wattstunden länger durchhalten.

von Energieverheizer (Gast)


Lesenswert?

Abzüglich der Verluste beim StepUp (geschätzt 30%) wirst du mit beiden 
Möglichkeiten etwa genausoweit kommen.

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Christian schrieb:
> Was würde schneller (%) leer gehen, 2x
> LiFePo4 je 75Ah (Reihenschaltung) + irgendeinen Step Up Converter oder
> 4x LiFePo4 je 25Ah (Reihenschaltung). Der Verbrauch würde in beiden
> Fällen bei 12V 2A liegen.

Und die Akkus haben welche Spannung?

Das ist schon fast ein Thread für den späten Freitagabend:-)

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Jörg R. schrieb:
> Und die Akkus haben welche Spannung?

Eine LiFePo4 hat zwischen 3,2 und 3,3V

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator

Somit werden bei 4 Zellen die 12V um ein Volt überschritten.

Genau genommen müsste man den größeren Strom, verursacht durch die 
höhere Spannung ins Kalkül ziehen.

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Und die Akkus haben welche Spannung?
>
> Eine LiFePo4 hat zwischen 3,2 und 3,3V

Kaufen kann man sie aber auch in 12V und anderen Spannungen.

von Christian (Gast)


Lesenswert?

Jörg R. schrieb:
> Christian schrieb:
> Was würde schneller (%) leer gehen, 2x
> LiFePo4 je 75Ah (Reihenschaltung) + irgendeinen Step Up Converter oder
> 4x LiFePo4 je 25Ah (Reihenschaltung). Der Verbrauch würde in beiden
> Fällen bei 12V 2A liegen.
>
> Und die Akkus haben welche Spannung?
>
> Das ist schon fast ein Thread für den späten Freitagabend:-)

Man kann die Zellen bis 3.65V laden. Dennoch wird es nicht empfohlen, 
genauso wenig wie ganz nach unten bis 2V zu gehen. d.h. Arbeitsbereich 
wäre bei 2.5-3.2V(3.3V). Ich habe bei 4er Lösung natürlich 0.8V 
Überspannung. Das sollte man nicht berücksichtigen, sondern einfach so 
nehmen : 25Ah = 12V, 75Ah=6V

von Gerald K. (geku)


Lesenswert?

Jörg R. schrieb:
> Kaufen kann man sie aber auch in 12V und anderen Spannungen

Ich meinte natürlich ein Vielfaches von 3,2 bis 3,3V.

https://at.rs-online.com/web/p/akkupacks/1828653

Es wird natürlich ein 12V Akku verkauft, aber die tatsächliche Spannung 
ist 12,8V oder 3,2V pro Zelle, macht bei vier Zellen eben 12,8V.

von Energieverheizer (Gast)


Lesenswert?

Jörg R. schrieb:
> Kaufen kann man sie aber auch in 12V und anderen Spannungen.

Kaufen kann man jeden Akku in beliebigen Spannungsangaben, je nachdem 
was der Vertrieb gerne draufgedruckt haben möchte.

Z.B. die aktuell bei Aldi verkauften 20/40V Systemakkus sind profane 
18V/36V. Je nach angesteckten Werkzeug werden dann 10S1P oder 5S2P 
abgenommen.

von Christian (Gast)


Lesenswert?

@Axel S

4x 25Ah = 12.8V d.h. grob abgerundet habe ich bei 12V 25000mAh
2x 75Ah = 6.4V Hier weiß ich nicht, ob ich jetzt die Hälfte von 75000mAh 
nehmen darf, um die Verluste durch die Umwandlung abzudecken bzw. ob es 
irgendwelche allg. Werte bei Step Up Konverter gibt, die man einsetzen 
könnte.

z.B. so meine Überlegung :
15000mAh=3.7V
10000mAh=5V
5000-6000mAh =12V

Deswegen hatte ich nach der Schätzung gefragt, weil 4x 25Ah und 2x75Ah 
kosten fast dasselbe.

Außerdem durch Einsatz von 2x75Ah muss ich keine Gedanken mit der 
Überspannung verschwenden. Da die Zellen bei 4x Lösung durchaus bis 
14,4V geladen werden können, was wiederum zu viel des Guten wäre. Die 
75Ah Zellen sind zwar "etwas" größer aber dennoch kompakter als 4er 
Lösung und vermutlich gibt es auch weniger Probleme mit der 
Balancierung, wenn es überhaupt bei 2S nötig wäre, vorallem wenn man 
eher vor hat das Ganze über ein spez. Ladegerät zu laden.

von Energieverheizer (Gast)


Lesenswert?

Christian schrieb:
> Da die Zellen bei 4x Lösung durchaus bis
> 14,4V geladen werden können, was wiederum zu viel des Guten wäre.

Salamitaktik. Was wäre dann zuwenig des guten?

So Dinge die mit "12V" betrieben werden haben durchaus Spielraum von 10 
bis 15V.

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Energieverheizer schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Kaufen kann man sie aber auch in 12V und anderen Spannungen.
>
> Kaufen kann man jeden Akku in beliebigen Spannungsangaben, je nachdem
> was der Vertrieb gerne draufgedruckt haben möchte.

Blödsinn.


Gerald K. schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>> Kaufen kann man sie aber auch in 12V und anderen Spannungen
>
> Ich meinte natürlich ein Vielfaches von 3,2 bis 3,3V.
>
> https://at.rs-online.com/web/p/akkupacks/1828653
>
> Es wird natürlich ein 12V Akku verkauft, aber die tatsächliche Spannung
> ist 12,8V oder 3,2V pro Zelle, macht bei vier Zellen eben 12,8V.

Ja, das ist wie bei Autobatterien, die besteht i.d.R. auch aus 6 
einzelnen Zellen.


Christian schrieb:
> Man kann die Zellen bis 3.65V laden. Dennoch wird es nicht empfohlen,
> genauso wenig wie ganz nach unten bis 2V zu gehen. d.h. Arbeitsbereich
> wäre bei 2.5-3.2V(3.3V). Ich habe bei 4er Lösung natürlich 0.8V
> Überspannung. Das sollte man nicht berücksichtigen, sondern einfach so
> nehmen : 25Ah = 12V, 75Ah=6V

Und was Du mir damit sagen? Ich verstehe den Kommentar im Kontext zu 
meinem nicht.

von Christian (Gast)


Lesenswert?

Energieverheizer schrieb:
> Christian schrieb:
> Da die Zellen bei 4x Lösung durchaus bis
> 14,4V geladen werden können, was wiederum zu viel des Guten wäre.
>
> Salamitaktik. Was wäre dann zuwenig des guten?
>
> So Dinge die mit "12V" betrieben werden haben durchaus Spielraum von 10
> bis 15V.

Wahrscheinlich, aber es wäre mir 600€ zu viel, um es rauszufinden. Ich 
überlege mir jetzt, ob ich eventuell noch weiter gehen soll und komplett 
auf die Reihenschaltung verzichte. Dann brauche ich wiederum keine 
Balancerschaltung. Die minimale Spannung kann man sowohl beim Gerät als 
auch hatte ich vor einer Weile so einen Modul geholt, der so was kann 
und sogar noch mehr. Theoretisch brauche ich dann auch kein Ladegerät, 
weil ich die Spannung und den Strom über so ein "Laborspannungsquelle" 
einstellen kann.

von Christian (Gast)


Lesenswert?

Jörg R. schrieb:
>
> Und was Du mir damit sagen? Ich verstehe den Kommentar im Kontext zu
> meinem nicht.

Du hast nach der Akkuspannung gefragt. Ich habe geantwortet.

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Christian schrieb:
> Jörg R. schrieb:
>>
>> Und was Du mir damit sagen? Ich verstehe den Kommentar im Kontext zu
>> meinem nicht.
>
> Du hast nach der Akkuspannung gefragt. Ich habe geantwortet.

Nein, du hast mir etwas über die Ladetechnik erklärt. Danach habe ich 
nicht gefragt. Mir ging es darum mit welcher Spannung Du arbeiten 
möchtest die dann an den StepUp geht. Vielleicht habe ich mich etwas 
unklar ausgedrückt. Das kann ja auch ein vielfaches von 3,6V sein. Und, 
wie gesagt gibt es die Akkus u.a. auch mit 12V.

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Christian schrieb:
> z.B. so meine Überlegung :
> 15000mAh=3.7V
> 10000mAh=5V
> 5000-6000mAh =12V

???


> Deswegen hatte ich nach der Schätzung gefragt, weil 4x 25Ah und 2x75Ah
> kosten fast dasselbe.

4 * 25Ah bei 3,7V sind 370Wh
2 * 75Ah bei 3,7V sind 555Wh

Was hält wohl länger, vorausgesetzt der Stepup hat einen guten 
Wirkungsgrad?

von Axel S. (a-za-z0-9)


Lesenswert?

Jörg R. schrieb:
> Und die Akkus haben welche Spannung?

Das ist doch Wurst. Kürzt sich ohnehin raus.

Axel S. schrieb:
> 2 Akkus mit dreifacher Kapazität im Vergleich zu 4 Akkus mit
> einfacher Kapazität.

Wenn wir mal (vernünftigerweise) davon ausgehen, daß "Akku" = "Zelle" 
und daß alle genannten Zellen die gleiche Spannung haben, dann haben wir 
in den zwei dicken Akkus die 1.5-fache Energiemenge im Vergleich zu den 
4 einfachen Akkus. Denn die Energie ist Ladungsmenge × Spannung und die 
Spannung war ja gerade gleich.

Wenn man also nicht gerade einen extrem schlechten Stepup-Wandler mit 
einem Wirkungsgrad unter 2/3 = 66% verwendet, hat man mit der ersten 
Variante auch auf der 12V Schiene mehr Energie. Sie hält bei gleicher 
Belastung also länger durch.

Eigentlich müßte man für "echte" 12V auch den 4S Akkupack nochmal durch 
einen Spannungsregler schicken. Das hätte dann auch Verluste, was den 
Vorteil noch weiter in Richtung der ersten Variante verschieben würde.

von Jemand (Gast)


Lesenswert?

Hallo

um hier im Forum, bei einer nicht super speziellen Frage ohne eine 
halben Doktorarbeit an Informationen und ohne "Nachweis" das man sich 
schon Monatelang informiert und Literatur gewälzt hat, eine sinnvolle 
Antwort zu erhalten braucht es leider seine Zeit und ein dickes Fell 
bzw. einer großen Portion Ignoritan, irgendwann gewöhnt man sich daran 
aber das Fremdschämen bleibt...

Also meine "Antwort" welche eher ein Ansatz zur Lösung deiner Frage 
durch dich selbst ist:

2 x 75Ah = 150 Ah
4 x 25Ah = 100 Ah

Der Energiegehalt bei der etwa 6,4V Lösung ist natürlich (rechnerisch) 
höher.
Aber der DCDC Wandler hat leider bei weiten keinen Wirkungsgrad von 100% 
sondern ja nachdem wie nah er an seiner Leistungsgrenze betrieben wird 
zwischen 0% (Es liegt überhaupt keine Leistung an der Sekundärseite an - 
was natürlich Realitätsfern ist) und wenn es ein guter DCDC Wandler ist 
bei bestenfalls (da Stepup generell etwas schlechter als Stepdown 
Wandler sind) 90% meist aber eher bei 80%-85% und das so etwa bei 90% 
der Maximalleistung die der Stepup abgeben kann.
Also heißt es einen geeigneten Stepuo Wandler zu wählen - viel hilft 
hier nicht viel zumindest was den Wirkungsgrad betrifft.
Wenn deine Last auch im Einschaltmoment (hoffentlich also kein Motor) 
nicht mehr als die angegeben 2A benötigt würde ich einen DCDC Wandler 
wählen der etwas echte ;-) 3A kann - also etwa echte ;-) 30W bis 40W 
Nennausgangsleistung.

So 150Ah x 0,8 (die angenommenen eher bescheidenen 80% Wirkungsgrad)= 
120Ah Nutzkapazität.
Nun ist es aber auch so das die Kapazität kein absolut fester Wert ist 
sondern auch von der Entladerate abhängt - je höher diese ist umso 
geringer ist die tatsächlich nutzbare Kapazität (ohne das der Akku 
geschädigt wird).
In beiden Fällen ist die Entladerate aber recht gering - die Kapazität 
ist meist auf C/10 oder C/20 bezogen so das die Nennkapazität 
tatsächlich nutzbar ist.
Also wirst du dir mit 2 Zellen je 75Ah und vernünftig Dimensionierten 
DCDC Stepup Wandler besser stehen was die Akkulaufzeit angeht.
Aber ein guter DCDC Wandler kostet auch, kann kaputt gehen und entlädt 
eventuell die Akkus zu stark - je nachdem bei welcher Eingangsspannung 
der Wandler die 12V bei 2A Last noch bereitstellen kann, wenn das z.B. 
noch mit 4V funktioniert ist das alles andere als gut für die Akkus.
Einen 75Ah LiFePo Akkus will man sicherlich nicht "kaputt" entladen - 
schon einfache Bleiakkus sind dafür zu teuer, bei LiFePos wäre es eine 
finanzielle Katastrophe.
Eine (Einzelzellen) Spannungsüberwachung und Abschaltung wenn die 
Entladeschlussspannung erreicht ist ist also ein "muss".
Das kostet auch wieder etwas und kann vor allem auch kaputt gehen.

Nebenbei sind 12V eine weit verbreitete Spannung die auch von 
Gerätschaften mit hohen Strombedarf genutzt wird.
Mit der 6V 75Ah Lösung mit Stepup bist du aber dann eingeschränkt, 
während du mit der 12V 25Ah LiFePo Lösung eine sehr Potente 
Energiequelle hättest mit der du auch problemfrei ein Diesel PKW starten 
könntest, einen starken 12V Motor betreiben, oder einen 230V 
Wechselrichter höherer Leistung betreiben kannst und nebenbei bei vielen 
Anwendungen (da diese selbständig früh genug abschalten) eine 
Spannungsüberwachung kein absolutes muss mehr ist - auch wenn sie 
sicherlich auch dort nicht schaden würde.

Also:
Die 6V Lösung wird etwas länger laufen, wird aber anfälliger sein und du 
schränkst dich selbst ein.
Ich würde das nicht machen wenn ich sowieso viel Geld für LiFePos 
ausgeben würde - 75Ah ist schon ein schöner Wert der aber richtig 
kostet.
Mit der 12V Lösung kann man halt viel mehr anfangen bei wohl ähnlichen 
Kosten.

Ich hoffe dir mit meinen Ausführungen einige nützlich Hinweise gegeben 
zu haben und wünsche dir viel Erfolg und ein langes Leben der Akkus.


Jemand

von Jemand (Gast)


Lesenswert?

Gerald K. schrieb:
> Es wird natürlich ein 12V Akku verkauft, aber die tatsächliche Spannung
> ist 12,8V oder 3,2V pro Zelle, macht bei vier Zellen eben 12,8V.

Guten Morgen

Ist bei den allseits bekannten Bleiakkus ("Starterbatterien") auch nicht 
viel anders, macht aber natürlich die "Argumente" der Forenspezialisten 
und unzufriedenen Erbsenzähler kaputt.

Ich wiederhole mich:

Jemand schrieb:
>... irgendwann gewöhnt man sich daran
> aber das Fremdschämen bleibt...

Jemand

von Christian (Gast)


Lesenswert?

Da habe ich wohl zu viel Sorgen über die Überspannung gemacht. Laut dem 
Datenblatt, das ich gerade gefunden habe, geht es sogar von 10V bis 20V. 
Somit werde ich Step Up Converter ganz weg lassen.
Bei 75Ah (90Ah) Zellen habe ich mich wohl auch vertan bzw. für den 
ähnlichen Preis gibt es wohl nur die Zellen von Liitokala und die sind 
mir irgendwie viel zu günstig (2x 90Ah ungefähr 150€ für 2 Zellen).

Deswegen nehme ich welche, die hier im Lande zu kaufen gibt. 
Wahrscheinlich die von GBS LiFeMnPO4.

Danke an alle, die mir geholfen haben.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.