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DroidBazaar

Energie

Roboterakkus und Laufzeit: Wh, Spannung und was den Akku leert

Warum geben wir die Akkukapazität in Wattstunden an, und warum schwankt die tatsächliche Laufzeit so stark? Ein praktischer Ratgeber zu Roboterakkus, Batteriemanagementsystemen, Laden und dem Akkuzustand gebrauchter Roboter.

Mobile Roboter tragen ihre Energie mit sich. Wie viel sie speichern und wie schnell sie sie verbrauchen, entscheidet darüber, wie lange sie arbeiten, wie schwer sie sind und wie sie versandt werden.

Warum Wattstunden

Hersteller geben die Kapazität oft in Milliamperestunden (mAh) bei einer bestimmten Spannung an. Die Energie, also die Größe, die über die Laufzeit entscheidet, ist Kapazität mal Spannung und wird in Wattstunden (Wh) angegeben. Ein Akkupack mit 15.000 mAh bei 21,6 V speichert etwa 324 Wh. Deshalb erfasst DroidBazaar die Akkukapazität in Wh: So lassen sich Roboter mit unterschiedlichen Spannungen fair vergleichen. Nennt eine Quelle nur mAh und Spannung, rechnen wir keinen Wert selbst aus; wir lassen das Feld leer und übernehmen die Angaben der Quelle in die Anmerkungen.

Warum die Laufzeit so stark schwankt

Veröffentlichte Laufzeiten werden unter bestimmten Bedingungen gemessen. Die tatsächliche Laufzeit hängt ab von:

  • Was der Roboter gerade tut: Bergauf laufen, eine Nutzlast tragen oder KI auf dem Bordrechner ausführen braucht viel mehr Leistung als Stillstehen.
  • Temperatur: Kalte Akkus liefern weniger Energie.
  • Akkualter: Die Kapazität nimmt mit den Ladezyklen und mit der Zeit ab.

Lesen Sie immer die Anmerkungen neben einem Laufzeitwert, zum Beispiel „mit Standardakku“ oder „ohne Last“.

Schema einer Lithium-Ionen-Zelle: Graphitanode links, Separator in der Mitte, Kathode rechts; Lithium-Ionen wandern durch den Elektrolyten nach rechts, Elektronen fließen über einen äußeren Stromkreis durch den Roboter.
Während der Roboter arbeitet, wandern Lithium-Ionen in der Zelle von der Anode zur Kathode, und Elektronen fließen durch den Roboter. Beim Laden wandern sie zurück. (DroidBazaar, CC BY 4.0 (öffnet in neuem Tab))

Das Innere eines Akkupacks

Schema von Akkuzellen in zwei Reihen, die über ein BMS-Modul den Roboter versorgen, mit der Formel Energie gleich Kapazität mal Spannung.
In Reihe geschaltete Zellen addieren ihre Spannung, parallele Reihen ihre Kapazität; das Batteriemanagementsystem schützt den Akkupack. (DroidBazaar, CC BY 4.0 (öffnet in neuem Tab))

Ein Roboter-Akkupack enthält viele Lithium-Ionen-Zellen, die in Reihe (für die Spannung) und parallel (für die Kapazität) geschaltet sind, dazu ein Batteriemanagementsystem (BMS), das die Zellen ausgleicht, ihre Temperatur misst und bei einer Störung die Stromzufuhr unterbricht. Mit Wechselakkus kann ein Roboter weiterarbeiten, während ein anderer Akku lädt.

Zeichnungen von drei Lithium-Ionen-Zellformaten nebeneinander: eine zylindrische Rundzelle, eine flache Pouchzelle und eine rechteckige prismatische Zelle.
Vergleich der drei gängigen Bauformen von Lithium-Ionen-Zellen: Rundzelle, Pouchzelle und prismatische Zelle. (CRBAman (öffnet in neuem Tab), CC BY-SA 4.0 (öffnet in neuem Tab))

Laden und Andocken

Viele Serviceroboter fahren selbstständig zu ihrer Ladestation zurück. Die Ladezeit hängt von der Ladeleistung und der Größe des Akkus ab; zum Schutz der Zellen laden Ladegeräte langsamer, je voller der Akku wird, deshalb dauert der letzte Teil des Ladevorgangs am längsten.

Gebraucht kaufen: Akkuzustand prüfen

Der Akkuverschleiß gehört zu den größten versteckten Kosten eines gebrauchten Roboters. Fragen Sie den Verkäufer nach dem Akkuzustand oder der Zahl der Ladezyklen, die die App des Roboters anzeigt, und prüfen Sie vor dem Kauf den Preis eines Ersatzakkus. Siehe Gebrauchte Roboter kaufen.

Lithium-Ionen-Akkus oberhalb bestimmter Energiegrenzen erfordern beim Luftversand eine besondere Behandlung. Klären Sie das mit dem Transportunternehmen, bevor Sie einen Roboter oder einen Ersatzakku verschicken.

Weiterführende Literatur

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