Akkupack aus Zellen

Rechnet für einen Akkupack aus gleichen Zellen, etwa 18650-Zellen im E-Bike- oder Werkzeugakku, die Nennspannung, den Spannungsbereich zwischen voll und leer, Kapazität, Energie und den höchsten Dauerstrom. Zellen in Reihe (s) addieren die Spannung, Zellen parallel (p) die Kapazität und den Strom.

Nennspannung U = s · U_Zelle · Kapazität C = p · C_Zelle · Energie W = U · C · Höchststrom I_max = p · I_Zelle · Laufzeit t = W / P · C-Rate = I / C · Zellwerte: Li-Ion 3,6 V (voll 4,2 V, leer 3,0 V), LiFePO4 3,2 V (3,6/2,5 V), NiMH 1,2 V (1,45/1,0 V), typische Werte, Datenblatt der Zelle beachten · Flugreise: bis 100 Wh je Akku im Handgepäck, 100 bis 160 Wh nur mit Zustimmung der Fluggesellschaft (IATA-Gefahrgutvorschriften, sinngemäß)

Eingaben

Zellchemie

Li-Ion 3,6 VLiFePO4 3,2 VNiMH 1,2 V

Zellen in Reihe (s)

Stück

Bestimmt die Spannung. „5s2p“ heißt 5 in Reihe, 2 parallel.

Zellen parallel (p)

Stück

Bestimmt Kapazität und Höchststrom.

Kapazität je Zelle

mAh

Nennkapazität aus dem Datenblatt, etwa 2500 bis 3500 mAh bei 18650-Zellen.

Dauerstrom je Zelle

Größter zulässiger Dauerentladestrom laut Datenblatt.

Last (optional)

Mittlere Leistung des Verbrauchers. 0 lässt Laufzeit und Laststrom weg.

Ergebnis

Nennspannung18V

Kapazität6Ah

Energie108Wh

Spannung voll / leer21 / 15V

Höchster Dauerstrom20A

Höchste Dauerleistung360W

Laststrom11,1A

Laufzeit32 min

Rechnung: 5s2p = 10 Zellen. U = 5 · 3,6 V = 18 V, C = 2 · 3.000 mAh = 6 Ah, W = 18 V · 6 Ah = 108 Wh. Bei 200 W fließen 11,1 A (1,9 C), der Pack reicht rechnerisch 32 min.

108 Wh liegt zwischen 100 und 160 Wh: Im Flugzeug nur mit Zustimmung der Fluggesellschaft.

Lithiumzellen nur mit Batteriemanagement (BMS) betreiben, das jede Zellgruppe überwacht und ausgleicht (Balancing). Nur gleiche Zellen gleichen Ladestands verbinden, nie Zellen löten ohne Fachkenntnis. Die Laufzeit ist ein Rechenwert; Wirkungsgrad, Kälte und Alterung verkürzen sie.

Spannung nach Zellenzahl in Reihe (Li-Ion)

in Reihe	Nennspannung	voll geladen	leer
1s	3,6 V	4,2 V	3 V
2s	7,2 V	8,4 V	6 V
3s	10,8 V	12,6 V	9 V
4s	14,4 V	16,8 V	12 V
5s	18 V	21 V	15 V
6s	21,6 V	25,2 V	18 V
8s	28,8 V	33,6 V	24 V
10s	36 V	42 V	30 V
12s	43,2 V	50,4 V	36 V
13s	46,8 V	54,6 V	39 V
14s	50,4 V	58,8 V	42 V
16s	57,6 V	67,2 V	48 V
20s	72 V	84 V	60 V

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Spannung nach Zellenzahl in Reihe (Li-Ion)

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