Programmieren – Praktikum 1

Ingenieurinformatik Teil 1, Wintersemester 2026/27

David Straub

Sicherheitsunterweisung für Benutzer des Verbundlabors KCA

• Fluchtwege von jedem Raum links und rechts auf den Flur in das Treppenhaus
• an der Flurdecke sind grüne beleuchtete Hinweisschilder als Fluchtwegmarkierung angebracht
• die Feuerlöscher befinden sich im Flur und sind mit roten Hinweisschildern an den Seitenwänden gekennzeichnet
• die Feuermelder befinden sich in beiden Treppenhäusern
• im Brandfall keinen Aufzug benützen; Begründung: möglicher Stromausfall
• im Brandfall die Fenster geschlossen halten
• wichtige Informationen sind im Raum ausgehängt: Raumnutzungsordnung usw.
• Not-Aus-Schalter sind in allen Räumen vorhanden

Das Batterielabor

In den sechs Praktika entstehen Schritt für Schritt mehrere zusammenhängende Programme rund um ein Batterielabor – von den ersten Kennzahlen heute bis zu Diagrammen und eigenen Datentypen am Ende des Semesters.

• Jedes Praktikum steht für sich: Sie starten jeweils mit einem funktionierenden Stand
• Sie arbeiten in Ihrer Kleingruppe – diskutieren Sie Ansätze, vergleichen Sie Ergebnisse
• Im Praktikum arbeiten Sie ohne KI-Unterstützung – Fehler selbst zu finden ist der Kern der Sache

Batterie-Grundlagen

• Spannung (V): bei Li-Ionen-Zellen je nach Ladezustand ca. 2,5 bis 4,2 V
• Kapazität (mAh): die gespeicherte Ladung. Bei 700 mA Stromaufnahme hält eine 3500-mAh-Zelle 3500 / 700 = 5 Stunden
• Energieinhalt (Wh): Spannung mal Ladung
• Serienschaltung: die Spannungen der Zellen addieren sich

Aufgabe 1: Ihre Zelle

Jede Gruppe bewertet ihre eigene Zelle. Suchen Sie sich eine reale Batteriezelle (z. B. eine 18650- oder 21700-Rundzelle) in der Test-Datenbank https://lygte-info.dk/info/batteryIndex.html – dort stehen Kapazität, Spannung und gemessene Masse.

kapazitaet_mAh =
spannung_V =
masse_g =
strom_mA =

1. Legen Sie die vier Variablen mit den Werten Ihrer Zelle an – den Entladestrom wählen Sie selbst
2. Geben Sie jede aus (print)
3. Prüfen Sie mit type(...): Welche sind int, welche float?

Aufgabe 2: Kennzahlen der Zelle

Berechnen Sie aus Ihren vier Variablen – jeweils in einer eigenen Variable, dann ausgeben (print):

1. Laufzeit in Stunden bei Ihrem Strom: Kapazität geteilt durch Strom
2. Energieinhalt in Wh: Spannung mal Kapazität, geteilt durch 1000
3. Spezifische Energie in Wh/kg: Energieinhalt geteilt durch die Masse in kg (Ihre Masse steht in Gramm – teilen Sie zuerst durch 1000)

Zum Diskutieren in der Gruppe: Welche Ergebnisse sind int, welche float – und warum?

Aufgabe 3: Von der Zelle zum Pack

In Fahrzeugen werden viele Zellen zu einem Pack verschaltet – in Serie addieren sich die Spannungen.

1. Wählen Sie eine Zellenzahl für Ihr Pack (üblich sind z. B. 96 in Serie)
2. Berechnen Sie die Pack-Spannung und geben Sie sie aus (print)
3. Berechnen Sie den Energieinhalt des Packs in kWh und geben Sie ihn aus (print) – der Energieinhalt des Packs ist die Summe der Energieinhalte aller Zellen

Vergleichen Sie mit der Nachbargruppe: Wer hat das größere Pack – und woran liegt es?

Aufgabe 4: Module und Reste

Verbaut werden Module zu je 12 Zellen.

1. Sie haben 500 Zellen: Wie viele bleiben übrig, wenn Sie volle Module bauen? (% hilft)
2. Wie viele volle Module sind das? (Ein Ausdruck aus dem, was Sie schon haben – ganz ohne neue Werkzeuge)
3. Probieren Sie andere Stückzahlen: Bei welcher Lieferung bleibt gar nichts übrig?

Aufgabe 5 (falls Sie Verzweigungen schon hatten): Der erste Zellen-Check

Mit Verzweigungen wird aus Rechnen ein Urteil:

1. Bewerten Sie die Spannung Ihrer Zelle mit if/elif/else und geben Sie das Urteil aus (print):
   • über 4,2 V: über Ladeschlussspannung! (mehr verträgt die Zelle beim Laden nicht)
   • unter 2,5 V: tiefentladen! (schädigt die Zelle dauerhaft)
   • sonst: im Spannungsfenster
2. Testen Sie alle drei Fälle, indem Sie den Spannungswert ändern
3. Wählen Sie eigene Grenzen für eine Temperatur-Bewertung und bauen Sie sie dazu

Zusatz für Schnelle

• Noch eine Kennzahl: die C-Rate (Strom geteilt durch Kapazität) – recherchieren Sie, was sie bedeutet
• Was passiert bei kapazitaet_mAh = "3500" (mit Anführungszeichen) in Ihren Rechnungen? Erklären Sie die Fehlermeldung
• Gestalten Sie die Ausgabe Ihres Zell-Steckbriefs so lesbar wie möglich – nur mit dem, was Sie kennen

Bildnachweis

• Batteriepack: „Lithium-Ion Battery for BMW i3 – Battery Pack“ von RudolfSimon, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons