Messreihe mit LiFePO4-Akku

Hier im Forum wurde immer mal wieder gefragt, wie lange die Laufzeit eines ESPuino mit Akku ist. Da mich auch generell mal die Entladekurve eines LiFePO4-Akkus interessiert hat, habe ich mal eine Messreihe gemacht.

Randbedingungen:
PCB: ESPuino-miniD32(pro): Lolin D32/D32 pro mit SD_MMC und Port-Expander (SMD)
Develboard: ESP32-Develboard "D32 pro LiFePO4"
Akku: LiFePO4 3200 mAh 3,2 V 1S
Lautstärke: 4 (+3 dB an MAX98357A)
Lautsprecher: 4 Ohm Visaton FR7
Modus: Nur Webradio
Neopixel-Helligkeit: 16 (Standard)
Messungen: Multimeter HT118A
Kopfhörerplatine: Nicht angeschlossen
RFID-Reader: PN5180

Im Modus Webradio liegt die Stromaufnahme im Akkubetrieb bei ca. 150 / 160 mA. Spielt man von SD-Karte ab, so sind es etwa 30 mA mehr.

Den Akku habe ich vorher frisch aufgeladen. Gemessen habe ich am Anschluss der Kopfhörerplatine. Da auf dem verwendeten Develboard die Akkuspannung hinter dem Festspannungsregler eingespeist wird, geht das problemlos.

Messzeitpunkt Spannung [V] Kommentar
0s 3,48 Voll aufgeladener Akku.
10s 3,45
20s 3,43
30s 3,42
40s 3,40
50s 3,39
60s 3,38
70s 3,37
80s 3,36
90s 3,35
100s 3,35
110s 3,34
120s 3,33 Am Anfang sinkt die Spannung schnell.
3min 3,31
4min 3,29
5min 3,28
6min 3,27
7min 3,26
8min 3,26
9min 3,26
10min 3,25 Spätestens jetzt sind wir in einem Spannungsplateau angekommen.
15min 3,25
20min 3,25
25min 3,25
30min 3,24
1h 3,24
2h 3,24
3h 3,24
4h 3,24
5h 3,23 Über Stunden hinweg ist die Spannung auf 1/100 Volt stabil.
6h 3,23
7h 3,22
8h 3,20
9h 3,20
10h 3,20
11h 3,19
12h 3,19
13h 3,19
14h 3,18
15h 3,16
16h 3,15
17h 3,13
18h 3,11
19h 3,08
19h 30min 3,00 Ca. 95% der für uns nutzbaren Akkuladung sind nun entladen.
19h 45min 2,95
20h 2,86
20h 10min 2,77
20h 15min 2,71
20h 20min 2,64
20h 25min 2,51
20h 28min 2,47 ESP32 friert ein, Musik hört auf zu spielen.

Fazit:

  • Am Anfang sinkt die Spannung relativ schnell, um dann lange Zeit stabil bei 3,2xx V zu bleiben.
  • Ab 3 V sinkt die Spannung sehr schnell. Etwa 95 % der für uns nutzbaren Akkukapazität ist hier entladen.
  • Für die Spannungsanzeige (konfigurierbar über WebGUI) würde ich empfehlen, die obere Grenze (alle LEDs) auf 3,3 V zu setzen und die untere Grenze (eine LED) auf 3 V. Den Spannungslevel zur Akkuwarnung setzt man vielleicht so auf 3,1 V. Dann sind etwa 88 % der für uns nutzbaren Akkukapazität entladen.
  • Nachdem ich die Offset-Spannung auf 0,2 V korrigiert hatte, war die Messung des ESP32 stets auf etwa 1/100 V genau.
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