PowerBank v2: Eigenbau-Powerbank mit echtem Akku-Monitoring
Eine 18650-Powerbank, die genau misst, was in die Zellen fließt und wieder heraus — mit ESP32-C3, INA226, Display, Web-Dashboard und Home Assistant.
Handelsübliche Powerbanks zeigen bestenfalls vier LEDs. Mein erster Eigenbau war kaum besser: Ein MAX17043 hat den Ladestand nur aus der Zellspannung geschätzt — und die sagt unter Last wenig. Für PowerBank v2 wollte ich es genau wissen: Wie viel Energie geht wirklich in die Zellen, wie viel kommt heraus, und wie lange hält der Akku noch?
Das Dashboard läuft direkt auf dem ESP32: Ladestand, Strom, Restlaufzeit und Verlauf — hier beim Entladen mit gut 2 A.
Was sie kann
- Messen statt schätzen: Ein INA226 misst Strom, Spannung und Leistung direkt an der Zelle. Die Firmware zählt mit, wie viele Amperestunden entnommen und geladen werden (Coulomb-Counting).
- Lernt ihre Kapazität selbst: Einmal voll, einmal leer — danach kennt sie die tatsächliche Kapazität der Zellen statt des Werts vom Etikett.
- Prognosen: Restlaufzeit beim Entladen, Ladezeit beim Laden, jeweils mit Uhrzeit („bis 17:40“).
- Eigenes Web-Dashboard auf dem Chip: Verlaufsdiagramm, Energie-Bilanz, WLAN- und MQTT-Einstellungen, auf Deutsch und Englisch.
- Display am Gerät mit Ladestand, Werten und Prognose, bedient über einen Taster oder ein Touch-Feld.
- Home Assistant per MQTT, inklusive Warnungen: Akku fast leer, Ladung abgeschlossen, Notstrombetrieb.
- USV-Funktion: Das Lademodul schaltet unterbrechungsfrei zwischen Netz und Akku um — damit taugt die Powerbank auch als kleine Notstromversorgung.
Die Hardware
| Bauteil | Aufgabe |
|---|---|
| ESP32-C3 SuperMini | WLAN, Dashboard, MQTT; Updates per OTA |
| INA226-Modul | misst Strom, Spannung und Leistung; Shunt auf 0,01 Ω umgelötet (bis ±8,2 A) |
| HW-465ABC | USV-Lademodul für 18650-Zellen: Laden per USB-C, 5 V / 3 A am Ausgang |
| 18650-Zellen | im Halter des Lademoduls |
| TFT-Display | ST7789V2 (240×280) oder ST7735 (128×160), per Konfiguration umschaltbar |
| Bedienelement | mechanischer Taster oder kapazitives TP223-Touchmodul |
Der entscheidende Punkt ist der Messpfad: Der Shunt des INA226 sitzt in der Plus-Leitung zwischen Zelle und Lademodul. So erfasst er Laden und Entladen — inklusive des Eigenverbrauchs von ESP und Booster.
Der Strom der Zelle fließt durch den Shunt des INA226 (rot); der ESP32-C3 liest die Werte per I²C.
Kapazität lernen statt raten
Coulomb-Counting braucht einen Bezugspunkt. Den liefert ein Lernzyklus:
- Voll-Punkt: Über 4,15 V und kaum noch Ladestrom — der Zähler startet bei null.
- Beobachten: Zwischendurch laden ist erlaubt, Neustarts und Updates stören nicht.
- Leer-Punkt: Unter 3,0 V bei moderater Last — der Zählerstand ist die echte Kapazität.
Bei mehr als 1 A Last lernt sie bewusst nicht: Die Spannung bricht dann ein und würde das Ergebnis verfälschen.
Lernzyklus abgeschlossen: 5,3 Ah gemessene Kapazität, jetzt wird wieder geladen.
Gehäuse aus dem 3D-Drucker
Das Gehäuse besteht aus zwei gedruckten Teilen, Ober- und Unterschale. Ein schönes Detail: Das TP223-Touchmodul reagiert durch bis zu 3 mm Kunststoff hindurch — ein Ausschnitt für einen Taster ist nicht nötig. Einmal aufs Gehäuse tippen schaltet das Display ein, zweimal ändert die Helligkeit, dreimal zeigt eine Statusseite.
Stromsparen ohne Deep Sleep
Das Dashboard soll jederzeit erreichbar sein, Deep Sleep scheidet deshalb aus. Stattdessen: WLAN-Stromsparmodus, 80 statt 160 MHz Takt, keine serielle Log-Ausgabe und ein dimmbares Backlight — mit 20–40 mA der größte Dauerverbraucher. Im Notstrombetrieb dimmt das Display nach 15 Sekunden automatisch ab.
Stolperfallen, die ich dir ersparen kann
- Der INA226 antwortete auf
0x44statt0x40— die Lötbrücken auf dem Modul waren ab Werk so gesetzt. - Der Werks-Shunt (0,1 Ω) schafft nur ±0,8 A. Für eine Powerbank zu wenig, also auf 0,01 Ω umgelötet.
- Die Zelle muss durch den Shunt. Zeigt die Messung knapp 5 V und keinen Strom, obwohl Last anliegt, misst der INA226 die 5-V-Schiene statt der Batterie.
- Das Lademodul gibt es mit 5, 9 oder 12 V Ausgang. Vor dem Anschluss des ESP unbedingt nachmessen.
- USB-C-Ausgang: Ein reines C-auf-C-Kabel lädt nicht. Ein geschlachtetes A-auf-C-Kabel funktioniert, weil der nötige Widerstand im Stecker sitzt.
- WLAN bricht sporadisch weg? Zuerst den Antennenstecker am ESP prüfen. Er rastet scheinbar ein, ohne Kontakt zu haben — und die WLAN-Balken zeigen trotzdem volle Stärke, weil sie nur den Empfang messen, nicht das Senden.
Fazit
Die PowerBank v2 zeigt nicht nur, dass sie leer wird, sondern wann — und meldet es an Home Assistant. Als Nächstes kommen dort die Automatisierungen dazu, etwa eine Benachrichtigung, bevor der Akku im Notstrombetrieb leerläuft.
