Häufig fragen unsere Kunden, wie lange der Akku eines bestimmten GPS Trackers hält oder welches Gerät die meisten Tage ohne Laden übersteht. In den meisten Vergleichstabellen (Bsp.: Auswahl Personentracker) geben wir die maximale Akku-Laufzeit in Tagen an. Dennoch unterscheiden sich diese Werte manchmal von der Realität.
Akkutypen und deren Ladewirkungsgrad und Selbstentladung (im Monat):
- NuCd Akku | 70% | 10-15%
- Nickel-Metallhydrid (NiMH) Akku | 70% | 15-20%
- Nickel-Metallhydrid (NiMH) LSD | 70% | 1-2%
- Lithium-Ionen (Li-lon) Akku | 90% | 1-2%
- Lithium-Polymer (Li-Po) Akku | 90% | 1-2%
Zu den Vorteilen von Lithiumbatterien gegenüber anderen Batterietypen zählt eine höhere Energiedichte, die hohe Zellspannung, eine sehr lange Lagerfähigkeit durch geringe Selbstentladung (nur ungefähr 10% pro Jahr), sowie die Unempfindlichkeit gegenüber größeren Temperaturunterschieden.
Daher erklären wir Ihnen, von welchen Fakten eine lange Akkulaufzeit abhängig ist und wie Sie diese selbständig einschätzen können.
- Welcher Akkutyp wird verwendet?
- Wie viel Amperestunden besitzt der Akku?
- In welchen Intervallen wird ein Standort abgefragt?
- Wie lange dauert der Aktivmodus an?
- Wird ein Energiesparmodus verwendet?
- Wie lange hält mein GPS-Tracker durch?
- Wie sind die Empfangsbedigungen?
Um welchen Akkutyp handelt es sich?
Für Sie als Kunden sind zwei bis drei Werte bei einem Akkutyp von Interesse: Zellspannung und Ladungsmenge (Kapazität). Die Spannung gängiger Akkumulatoren liegt bei 1,2 bis 3,7 Volt, die Kapazität häufig bei etwa 600mAh bis zu circa 4000 mAh. Die dritte Unterscheidung betrifft den technischen Aufbau, also welche Technik verwendet wird und aus welchem Material der Akku besteht. Zum jetzigen Zeitpunkt finden sich häufig Lithium-Ionen (LiCoO2) oder Lithium-Polymer Akkus in technischen Geräten.
Können sich Akkus selbstentladen?
Bei modernen Lithium-Ionen bzw. Lithium-Polymere-Akkumulatoren ist die Selbstentladung sehr gering. Nach etwa einem halben Jahr der Lagerung kann ein Verlust der ursprünglichen Kapazität festgestellt werden.
Wie viel Amperestunden besitzt der Akku?
Je höher die Zahl vor der Einheit mAh ist, desto länger kann der Tracker benutzt werden.
Eine der wichtigsten Kennzahlen ist die Kapazität des verwendeten Akkus. Denn mit einer verdoppelten Kapazität, hält auch ein günstiger Tracker doppelt so lang, denn ihm steht schlicht mehr Energie zur Verfügung.
Der Zusammenhang zwischen Laufzeit und Kapazität des Akkus ist linear. Im Diagramm sehen Sie, dass ein Tracker mit einem 500 mAh Akku etwa 16 Tage senden kann, mit der doppelten Kapazität sind 32 Tage möglich und bei einer fünffachen Kapazität (2500 mAh) sendet der GPS-Tracker fünfmal so lange.
Wie häufig wird der Standort abgefragt?
Je häufiger der Tracker den Standort ermittelt, desto mehr Energie wird dafür aufgewandt.
Sendet der Tracker aller 12 Stunden (2x am Tag), hält er etwa 16 Tage durch. Wird das Sendeintervall auf 4x am Tag verdoppelt, sendet der Tracker 8 Tage lang seine Position. Soll der Tracker bereits 8x am Tag seine Position übermitteln, dann gelingt ihm das noch 4 Tage.Als Faustformel gilt; wird das Sendeintervall verdoppelt, halbiert sich die Laufzeit des Trackers.
In diesem Bereich wird gerne von einem Verhältnis der Aktivperiode zur Passivperiode gesprochen. Ermittelt der Tracker seine Position und sendet diese via GSM-Netz an den Server, ist er aktiv. In diesem Zeitrahmen kann das Gerät zudem Konfigurationsdaten empfangen. Im Anschluss schaltet der Tracker in einen Stand-By-Modus ("Passivmodus", "Schlaf-Modus") und wartet auf eine externe Eingabe - Signal des Sensors - oder schaltet zu einem vorher festgelegten Zeitpunkt erneut in den aktiven Modi.
Das Verhältnis wird als Sendeintervall bezeichnet. Besitzt der GPS Tracker einen Sendeintervall von 12 Stunden, wartet das Gerät zwölf Stunden im Passivmodus und schaltet sich im Anschluss für ein(ig)e Minuten in den Sende-Modus.
Wie lange dauert der Aktivmodus?
Je länger der Tracker Daten sammelt, sendet und empfängt, desto höher ist der Stromverbrauch.
Kann der Tracker Daten empfangen und senden, sind fast alle Komponenten im aktiven Zustand und benötigen Energie um ihre Funktion auszufüllen. Das GSM- sowie das GPS-Modul benötigen dabei am meisten Energie.
Je nach verwendeten GPS-Empfänger dauert der Kaltstart (= Zeit bis ein GPS-Signal empfangen wird) unterschiedlich lange. Etwa 60 Sekunden sind typisch.
Ist das GPS-Modul aktiv werden pro Minute etwa 30 mAh benötigt. Ein aktives GSM-Modul benötigt unterschiedlich viel Energie und zeichnet sich durch einige Maximum-Verbräuche von bis zu 1 Ah aus. Im Durchschnitt liegt der Verbrauch bei etwa 70 mAh pro Minute.
Im Leerlauf wird wenig Energie benötigt
Je länger der Tracker schläft, desto länger kann er genutzt werden.
In dieser Phase sind "alle" Komponenten des GPS-Tracker ausgeschaltet. Nur ein Zeitgeber (häufig der Mikroprozessor) bleibt aktiv, um in die Aktivperiode zu schalten. Der durchschnittliche Stromverbrauch liegt bei 0.3 mAh.
An dieser Stelle trennt sich häufig die Spreu vom Weizen, denn je mehr Einheiten Strom benötigen, desto geringer ist die Laufzeit. Viele Tracker können das GSM-Modem nicht deaktivieren oder der Hauptprozessor verwendet nur wenige Stromsparmechanismen. Diesen Effekt kennen Sie sicherlich von Ihrem Laptop, einige Modelle halten im Akkubetrieb länger durch als andere. Häufig hängt dies ebenfalls an den verwendeten Energiesparoptionen.
Bei Modellen mit Display kann die Anzeige ebenfalls einen Einfluss auf die Laufzeit haben.
Wie lange hält mein GPS-Tracker durch?
Nun haben wir einige Faktoren aufgezeigt, die für die Betriebsdauer wichtig ist. Mit diesem Wissen können wir relativ genau eine Laufzeit herleiten.
Besitzt ein Akku eine Kapazität von 750 mAh, kann er für eine Stunde einen Strom von 0,75 Ampere leisten. Die Kapazität ergibt sich somit aus 0,75 Ampere * 3600 Sekunden und erreicht 2700 Coulomb.
In der Aktivperiode benötigen die Bauteile innerhalb von 60 Sekunden einen Strom von 100 mAh. Dies entspricht 0,1 Ampere * 60 Sekunden = 6 Coulomb.
Je nachdem, wie groß Sie das Sendeintervall festlegen, desto häufiger wird die Aktivperiode erreicht. Der Verbauch pro Tag lässt sich einfach mittels 24 Stunden / Sendeintervall in Stunden ermitteln.
Liegt das Sendeintervall bei 12 Stunden, ergibt sich ein Tagesverbrauch von 24 Stunden/12 Stunden * 6 Coulomb. Also ein Verbrauch von 12 Coulomb am Tag.
Im Ruhezustand (Passivmodus) benötigt der GPS-Tracker etwa 0,3 mAh, was 0,0003 Ampere entspricht. Diesen Wert multiplizieren wir mit 86280 Sekunden (24 [Stunden] *3600 [Sekunden je Stunde] - 120 Sekunden [2 Minuten Aktivperiode am Tag]) und erhalten einen Tageswert von 25,884 Coulomb.
Am Tag vebraucht der Tracker rund 38 Coulomb, in der Aktivperiode werden 12 Coulomb benötigt, im Ruhezustand 25,884 weitere Coulomb.
Beispiel: Laufzeit bei einer Akkukapazität von 750 mAh
In unserem Beispiel verfügt der Akku über eine Kapazität von 750 mAh = 2700 Coulomb. Unser GPS-Tracker verwendet 38 Coulomb pro Tag, wodurch folgende Laufzeit resultiert:
2700 Coulomb des Akkus / 38 Coulomb Tagesverbrauch = 71 Tage Laufzeit
Der GPS Tracker kann 10 Wochen lang aller 12 Stunden seinen Standort senden.
Der Zusammenhang ist linear und in unserer Grafik sehen Sie den Einfluss des Sendeintervalls zur Akkulaufzeit.In unserer theoretischen Betrachtung gehen wir davon aus, dass die komplette Kapazität von 750 mAh zur Verfügung steht.
Was passiert bei schlechter Sicht?
Je schlechter der Empfang, desto länger bleibt der Tracker aktiv. Die Laufzeit verringert sich
In unserer theoretischen Betrachtung der möglichen Laufzeit eines GPS Trackers leben wir in einer perfekten Welt. Die Aktivperiode dauert lediglich eine Minute. Das bedeutet, der Tracker startet, findet sofort seien Position, sendet diese und schaltet sich direkt in den Ruhezustand. Was aber, wenn er nicht sofort seine Position findet, sondern länger danach suchen muss?
Im Vergleich sehen Sie, den Unterschied, wenn die aktive Zeit jeweils 5 Minuten dauert.
Die theoretische Laufleistung des Trackers vermindert sich von maximal 380 Tage auf 90 Tage. Wird die Position aller 2 Stunden übermittelt kann dies lediglich 40 Tage lang geschehen.
In diesem Beispiel sehen Sie sehr deutlich, wie wesentlich die Empfangsbedingungen die Laufzeit beeinflussen.
Akku-Mythen
Nicht alle Akkus sind identisch. Einige Tipps/Angaben können sich auf spezielle Typen beziehen. Daher sollten Sie vorher schauen, um welche Art es sich handelt. Zumeist stehen diese Angaben hinter einem Kürzel versteckt auf dem Etikett. Etwas ausführlicher behandeln wir diesen Punkt im Bereich: Welcher Akkutyp?Viele Mythen basieren auf den mittlerweile nicht mehr häufig anzutreffenden NiMH-Typus.
Falsch ist: Akku komplett Laden und Entladen. --> Besser: Bei einem niedrigen Stand, Akku aufladen Falsch ist: Zu häufiges Laden, lässt den Akku altern. --> Korrekt: Akkus überstehen einer bestimmten Anzahl an Ladezyklen. Wird der Akku von 50 Prozent auf 100 Prozent geladen, wird ein "halber" Zyklus verbraucht. Falsch ist: Akku vor Memory-Effekt schützen. --> Die Angst um den Verlust der Akkuleistung betrifft Nickel-Akkus. Falsch ist: Zur Inbetriebnahme den Akku trainieren --> Die Ladeelektronik beendet den Ladevorgang. Die Messtechnik kann womöglich die verbleibende Kapazität besser bestimmen Falsch ist: Die GPS-Bereitschaft benötigt viel Strom --> Werden Standortdaten abgerufen oder nach solchen gesucht, wird besonders viel Energie benötigt. Befindet sich das GPS-Modul lediglich in Bereitschaft, ist der Verbrauch - bei vielen Geräten - vernachlässigbar.
Ausblick: Einheiten
Einheiten die wichtig sind, um die Laufleistung eines GPS-Trackers einzuschätzen.
- Ampere
- Einheit der elektrischen Stromstärke, wird in A angegeben
- Amperestunde
- Maßeinheit für die elektrische Ladung, wird als Ah angegeben. 1 Ah = 3600 As = 3600 C
- Amperesekunde = Coulomb
- 1 Coulomb wird verbraucht, wenn der Strom in Höhe von 1 Ampere eine Sekunde lang fließt. Die Einheit wird daher auch als Amperesekunde (As, Ampere mal Sekunde) bezeichnet.
- Volt
- Einheit der elektrischen Spannung, wird in V angegeben. 1 Watt = 1 V * A
Ausblick: Begrifflichkeiten
Begriffe die das Verständnis verbessern
- Ladewirkungsgrad
- gibt an, wie hoch der Energieanteil ist, der durch Wärmeentwicklung beim Ent- und Laden verloren geht. Sollte möglichst hoch sein.
- Selbstentladung
- wie viel Prozent der zur Verfügung stehenden Energie wird durch selbst ablaufende Vorgänge - ohne elektrische Verbraucher - entlädt sich. Je geringer dieser Wert, desto mehr Energie steht für den Verwendungszweck zur Verfügung.
