Powerbank
Eine Powerbank ist ein mobiler Zusatzakku insbesondere für Mobilgeräte. Sie besteht neben dem Akku mit Ladeelektronik aus einem Schaltwandler, der eine konstante Ausgangsspannung, meist fünf Volt, bereithält.
Die fortschreitende Miniaturisierung und die Entwicklung zu immer flacheren mobilen Endgeräten setzt der Kapazität der in die Geräte integrierbaren Akkus technische Grenzen. Um die Verwendungsdauer der Geräte zu verlängern, gibt es daher diese zusätzlichen, extern anschließbaren Speicher. So kann man auch in Situationen, in denen das Laden auf den üblichen Wegen nicht möglich ist, das entsprechende Endgerät benutzen. Der häufigste Grund hierfür ist die räumliche Entfernung des Benutzers von einer für ihn verfügbaren Steckdose bei längerem Gebrauch des Endgeräts, bei dem eine Akkuladung nicht ausreicht, zum Beispiel bei einem Tagesausflug. Ein großer Vorteil der Powerbank ist hierbei das leichte Gewicht, das beim Tragen von Gepäck bei den handelsüblichen Geräten kaum zusätzliche Belastung bringt.
In den letzten Jahren wurden Powerbanks überwiegend zum mobilen Laden von Smartphones und Tablets genutzt, größere Exemplare versorgen auch Notebooks.[1]
Technisches
Eine Powerbank ist gewöhnlich mit einer oder mehreren Lithium-Ionen-Akkuzellen ausgerüstet, daher ist die Mitnahme im Flugzeug aufgrund der Brandgefahr an Bedingungen geknüpft.[1] Sie enthält einen Schaltregler zur Stabilisierung der Ausgangsspannung und Strombegrenzung sowie oft LEDs zur Anzeige des Betriebs- bzw. Ladezustands. Die Stromabgabe erfolgt über einen oder mehrere USB-Anschlüsse (Typ A oder C), geladen wird die Powerbank meist über einen Micro-USB (Typ B)-Anschluss. Manche neuere Modelle mit USB-C-Eingang verfügen zur Abwärtskompatibilität über einen zusätzlichen Micro-USB (Typ B)-Anschluss.[2] Die möglichen Lade- und Entladeströme sind nicht standardisiert und können von den USB-Spezifikationen abweichen.
Die Akkus in Powerbanks mit USB-Ausgang haben Kapazitäten (=elektrische Ladungsmengen) zwischen unter 1.000 mAh bis über 20.000 mAh. Herstellerangaben beziehen sich auf den verbauten Akku, nicht auf die durch den Anschluss entnehmbare elektrische Energie, denn die interne Akkuspannung von 3,7 Volt muss auf die Zielspannung (meist 5 oder 9 Volt) angehoben werden und der durch den Wirkungsgrad des Schaltwandlers verlorene Strom abgezogen werden. Weitere Energieverluste auf dem Weg zum Endgerät ergeben sich durch den Kupferdraht des Kabels und durch der spannungsregelnden Ladeelektronik des Endgerätes. So könnte insgesamt etwa ein Drittel der Gesamtleistung verloren gehen.[3] Es ergibt sich ein reales Energiespeichervermögen von ca. 3 Wh bis 70 Wh, welches durch den benutzungsbedingten Verschleiß der Kraftzellen langsam abfällt.[4]
Mehrzellige Powerbanks sind intern parallel geschaltet. Bei größeren Powerbanks könnten Zellen zusätzlich in mehreren Reihen geschaltet sein, sodass die interne Spannung ein Mehrfaches einer Zellspannung ist. Dies ermöglicht effizienteres Wandeln, da sich die interne Spannung näher an angehobenen Spannungen der Schnelladestandards wie Qualcomm Quick Charge oder für Laptoprechner benötigte Spannungen befindet.[5]
Bei praktisch allen Modellen wird der Ausgang abgeschaltet, wenn der Ausgangsstrom für eine Weile zu gering wird. Die Grundlastschwelle könnte zwischen Modellen variieren.[6]
Der maximale Strom kann im Falle eines Powerbanks mit USB-A-Anschluss zwischen 500 mA und über 3 A variieren. Powerbanks mit USB-A-Anschluss liefern 5 V, solche mit einem USB-C-Anschluss können – sofern die Powerbank selbst das unterstützt – im Rahmen der USB-C-Spezifikationen zwischen 5 V und 20 V ausgeben (bis zu 100 Watt).[1]
Für Laptops werden aber entsprechend größere Geräte angeboten, die über Adapter Notebooks mit den dort üblichen Spannungen von z. B. 12 V oder 19 V versorgen.[1] Powerbanks mit anderen Ausgängen, z. B. für FireWire wären technisch möglich, sind jedoch in der Praxis nicht anzutreffen.
 Dedizierte Ausgänge |
 Digitale Ladezustandsanzeige |
Zusatzfunktionen
Manche Powerbanks können zeitgleich zum Ladevorgang Strom abgeben. Nur solche sind als Pufferbatterie geeignet.
Die automatische Abschaltung unter der Grundlast-Schwelle lässt sich mit einer kleinen Schaltung verhindern, welche den Stromausgang mit pulsierten schwellenübertreffenden Ladeströmen in geregelten Intervallen von mehreren Sekunden belastet. Die Parameter können je nach Powerbankmodell angepasst werden um die Verlustleistung zu minimieren.[6]
Powerbanks können über eine Oberfläche zum drahtlosen Aufladen durch Ablegen des Endgerätes verfügen. Drahtlose Energieübertragung ist allerdings weniger Effizient.[7]
Zur Komfortausstattung können eine eingebaute Taschenlampe und die digitale Anzeige des Lade- und Betriebszustands gehören.[8]
Es gibt hochstromfähige Powerbanks, die dediziert oder als Zusatzfunktion zur Starthilfe bei PKW eingesetzt werden können. Diese versagen aber meist bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt, denn Lithium-Akkus sind im Gegensatz zu Bleiakkus sehr kälteempfindlich.[9]
Weblink
Einzelnachweise
- Rudolf Opitz: Mobile Kraftwerke. In: c’t. 2020, abgerufen am 29. Juli 2020.
- Quick Charge 3.0 Power Bank review - RAVPower RP-PB043. In: GadgetViper. 18. Februar 2016, abgerufen am 14. September 2021 (englisch).
- Gary Sims: Does a 3000 mAh portable power bank charge a 3000 mAh phone? In: Android Authority. 23. Juni 2016, abgerufen am 14. September 2021 (englisch).
- Moritz Jäger: Kaufberatung Powerbanks: Unterwegs Strom tanken. In: heise online. 21. Juli 2020.
- Monstrous USB Power Bank. In: Hackaday. 27. September 2017, abgerufen am 14. September 2021 (englisch).
- Michael Nowak: Grundlast für Powerbank. 29. Januar 2020.
- Nadine Englhart: Unterwegs kabellos nachladen: Powerbank mit Wireless-Charging. In: CHIP. 3. September 2020, abgerufen am 14. September 2021.
- Hans-Heinrich Pardey: Powerbank: Reservetank für Smartphone und Tablet. In: FAZ.NET. ISSN 0174-4909 (faz.net [abgerufen am 20. November 2018]).
- Test Start Booster. In: ADAC. 19. Januar 2016: „Keines der getesteten Produkte erfüllt seine Leistungsangaben bei -18 °C, lediglich eines bei 0 °C.“