Wie hoch ist die Tatsächliche Kapazität einer Powerbank?

Wissen Sie, wie oft Sie Ihr Smartphone mit einer Powerbank aufladen können? Und wissen Sie, wie viele Aufladungen 10000 oder 20000 mAh entsprechen?

Viele Nutzer möchten gerne in Erfahrung bringen, wie oft sie ihr Smartphone mit einer Powerbank aufladen können und sind der Meinung, dass man schlicht die Nennkapazität der Powerbank durch die Kapazität des Smartphones dividieren könne, um die maximale Anzahl an Aufladungen zu erhalten.

Das heißt:

Anzahl der Aufladungen = Kapazität der Powerbank (mAh) / Kapazität des Smarphones (mAh)

Zum Beispiel:

Angenommen wir haben eine Powerbank mit 10400 mAh Kapazität und ein Smartphone mit einem 2600 mAh starken Akku. Wie oft könnte man dieses Smarhphone mit der Powerbank aufladen?

Wenn wir die eben genannte Formel anwenden, erhalten wir 4 vollständige Aufladungen:

Anzahl der Aufladungen = 10400 mAh / 2600 mAh = 4 Mal

Leider Falsch!

Das liegt daran, dass die tatsächliche Kapazität einer Powerbank immer ein wenig niedriger ist. Ein Teil der Energie wird beispielsweise bei der Spannungsumwandlung verbraucht, was zudem von der Effizienz der Leiterplatte und der Qualität der Komponenten abhängt.

Um die tatsächliche Anzahl der möglichen Aufladungen herauszufinden, müssen Sie die tatsächliche Kapazität der Powerbank berücksichtigen:

Anzahl der Aufladungen = Tatsächliche Kapazität der Powerbank (mAh) / Kapazität des Smartphones (mAh)

Dieses Problem ist für viele Konsumenten eines der größten überhaupt bei der Wahl einer Powerbank. Denn sie wissen nicht, wieviel Kapazität die Powerbank tatsächlich bietet:

customer reviews amazon power bank

Bestandteile einer Powerbank

Zuerst sollten Sie die zwei Grundelemente einer Powerbank kennen lernen:

  • Lithium-Ionen-Akku: Ein Akku bestehend aus einer oder mehrerer parallel geschalteter Zellen.
  • Elektronischer Schaltkreislauf: Ein Batterie-Managementsystem (BMS), was den Prozess des Ladens und Entladens der Batteriezellen verwaltet.

Die tatsächliche Kapazität der Powerbank hängt von der Qualität der Komponenten ab, die bei der Herstellung verwendet wurden, und davon, wie effizient der Schaltungskreislauf ist, der die Spannungsumwandlung durchführt.

Akku

Eine Powerbank kann aus einer oderer mehrerer Lithium-Ionen-Zellen (Typ 18650) oder einem Lithium-Polymer-Akkumulator gebildet werden.

battery 18650 li-ion vs lipo

Heutzutage werden die neueren Powerbanks mit Lithium-Polymer-Akkumulatoren hergestellt, da diese  kompakter und leichter sind.

Alle genutzten Zellen verfügen über eine Spannung zwischen 3,6 und 3,7 V und einer Kapazität zwischen 1500 mAh und 3600 mAh.

Wenn der Akku unserer Powerbank aus mehreren gleichzeitig geschalteten Zellen besteht, entspricht die Batteriespannung der Nennspannung der Zellen und die Gesamtkapazität entspricht der Summe der Kapazität einer jeden Zelle.

Wenn wir zum Beispiel einen externen Akku mit Zellen vom Typ 18650 mit 3350 mAh und 3,7 V bauen, wären die Gesamtkapazität und Batteriespannung der Powerbank:

  • Mit 1 Zelle: 3350 mAh/3,7V
  • Mit 2 Zellen: 6700 mAh/3,7V (2 x 3350 mAh)
  • Mit 3 Zellen: 10050 mAh/3,7V (3 x 3350 mAh)
  • Mit 6 Zellen: 20100 mAh/3,7V (6 x 3350 mAh)

Elektronischer Kreislauf

Der USB-Anschluss der Powerbank, der zum Aufladen unserer Geräte verwendet wird, arbeitet mit einer Spannung von 5 V. Denken Sie aber daran, dass der Akku der Powerbank eine Spannung von 3,7V hat.

Der interne Schaltkreislauf der Powerbank ist verantwortlich für die Erhöhung der Spannung von 3,7V des Akkus auf die vom USB-Anschluss geforderten 5 V.

Darüber hinaus erfüllt dieser Kreislauf weitere Funktionen. So ist er für den Schutz vor Überspannung, Kurzschluss, Überlastung und auch für die Temperaturkontrolle usw. verantwortlich.

Er ist auch für die Überwachung der Belastung der einzelnen Zellen, der Steuerung der LED-Anzeige und der Anzeige des Batterieladestatus auf der LED-Anzeige zuständig.

All diese Funktionen, die vom internen Kreislauf ausgeführt werden, verbrauchen Energie, was die verbleibende Kapazität der Powerbank zum Wiederaufladen des Smartphones beeinflusst.

Diese „Energiekosten“ hängen von der Effizienz des Schaltkreislaufs ab. Abhängig von der während der Herstellung verwendeten Konstruktion und der Qualität der Komponenten verbrauchen einige Powerbanks mehr oder weniger Energie.

Aus diesem Grund empfehlen wir keine billigen Powerbanks unbekannter Marken zu kaufen, da diese sicherlich minderwertige Lithium-Ionen-Akkus und ineffiziente und unsichere Schaltkreise verbaut haben.

Im Allgemeinen haben Powerbanks eine interne Schaltung mit einer Energieeffizienz von 85%. Einige Marken wie Xiaomi oder Anker bieten Modelle mit einem Wirkungsgrad von mehr als 90% an.

Es sollte klar sein, dass kein Produkt jemals 100 % effektiv sein kann.

Physikalisch ist es unmöglich, Energie von einem auf ein anderes Gerät zu übertragen, ohne dabei Energie zu verlieren.

Wie kann man die reale Leistung einer Powerbank berrechnen?

Da wir nun die Hauptbestandteile einer Powerbank kennen, die je nach Qualität eine bessere oder schlechtere Leistung haben, schauen wir uns nun das Verfahren zur Berechnung der tatsächlichen Kapazität einer Powerbank an:

Die Energie einer Powerbank

Zuerst erklären wir den Unterschied von Kapazität und Energie:

  • Amperestunden (Ah) ist eine Maßeinheit für die elektrische Ladung, welche die Kapazität eines Akkus repräsentiert. Sie wird normalerweiße in Milliamperestunden (mAh) gemessen.
  • Wattstunde (Wh) ist eine Maßeinheit der elektrischen Energie. Sie berrechnet sich wie folgt: Wh=Ah x V.

Wenn wir unser vorheriges Beispiel zur Handn nehmen und eine Powerbank mit einer Kapazität von 10400 mAh verwenden, bedeutet das, dass diese aus 4 Lithium-Ionen-Zellen (18650) mit 2600 mAh besteht, die parallel mit einer Spannung von 3,7 V zusammengesetzt sind.

Damit beträgt die Gesamtenergie diese Powerbank:

Gesamtenergie = 10400 mAh x 3,7V = 38480 mWh

Spannungsumwandlung

Wie bereits erwähnt, arbeitet der USB-Anschluss der Powerbank mit einer Spannung von 5V. Somit muss der interne Schaltungskreislauf die Spannung von 3,7 V auf 5 V erhöhen.

Nach dieser Umwandlung wird die am Ausgang verfügbare elektrische Ladung reduziert:

38480 mWh / 5V = 7696 mAh

Energieeffizienz der Schaltung

Andererseits muss berücksichtigt werden, dass der interne Schaltkreisluaf der Powerbank während des Spannungswandlungsprozesses Energie verbraucht. Es ist kein verlustfreier Prozess, sodass es immer zu Energieverlusten kommt.

Unter der Annahme, dass wir eine Powerbank mit guter Qualität verwenden, derer Schaltkreislauf eine Umwandlungseffizienz von 90% hat, wäre die verfügbare Kapazität am Ausgang wie folgt:

Tatsächliche Kapazität = 7696 mAh x 0,90 = 6926 mAh

Das heißt also, dass diese Powerbank mit 10400 mAh nur 6926 mAh bereitstellt. Das ist die tatsächliche Kapazität, die zum Aufladung unseres Smartphones zur Verfügung steht.

Anzahl der Aufladungen

Daher können wir unser 2600 mAh Smartphone mit dieser Powerbank wie folgt aufladen:

Anzahl der Aufladungen = 6926 mAh / 2600 mAh = 2,66 Mal

Wir erinnern Sie daran, dass diese Prozedur unter bestimmten Idealbedingungen ausgeführt wird. Es wird dabei angenommen, dass eine neue Powerbank mit einem Akku in gutem Zustand verwendet wird.

Außerdem sollte das Smartphone während des Ladevorgangs nicht benutzt werden, da es mehr Energie verbraucht: Offene Anwendungen im Hintergrund, WLAN, die Helligkeit des Bildschirms usw. verbrauchen viel Energie, wodurch die Kapazität der Powerbank für die nächsten Ladevorgänge verringert wird.

Beispiel für die tatsächliche Kapazität der Powerbank Anker Astro Mini

Lassen Sie uns nun ein Beispiel für die tatsächliche Kapazität der Anker Astro Mini Powerbank anschauen, um in Erfahrung zu bringen, wie oft wir damit unser Smartphone aufladen könnten.

Diese Powerbank hat einen 18650 Lithium-Ionium-Akku mit 3200 mAh / 3,7 V In der folgenden Abbildung teilt uns der Hersteller mit, wie oft wir die folgenden Geräte mit dieser Powerbank aufladen können:

capacità power bank anker astro mini

Lassen Sie uns die tatsächliche Kapazität der Powerbank von Anker berechnen:

Anker ist eine qualitativ hochwertige Marke und garantiert eine Energieeffizienz von 92%:

Tatsächliche Kapazität = 3200 mAh x (3,7V/5V) x 0,92 = 2178,56 mAh

Wenn wir die Kapazität des Smartphones auf der Abbildung kennen und wir von einem neuen Akku ausgehen, können wir die Anzahl der ungefähren Aufladungen berechnen, welche die Powerbank von Anker bereitstellt:

Obwohl der Hersteller Anker bereits auf der Abbildung Hinweise für die zur Verfügung stehenden Aufladungen für einzelne Geräte angibt, ist das Samsung Galaxy S5  ein deutliches Beispiel dafür, was wir an dieser Stelle veranschaulicht haben:

SmartphonesKapazitätAnzahl der Aufladungen
Galaxy Note 33200 mAh0,70
iPad Mini4490 mAh0,5
HTC One M82300 mAh1
Galaxy S52800 mAh0,8
Nexus 52300 mAh0,95
iPhone 5S1510 mAh1,5

Würden wir der Nennkapazität vertrauen, wären wir der Meinung, unser Samsung Galaxy S5 problemlos aufladen zu können. Leider müssten wir uns mit einem Akkustand von 80% zufrieden geben.