Wie viele Zellen brauche ich für ein Lithium-Batteriepaket?

Die Anzahl der Zellen in einem Lithiumbatteriepaket hängt von drei Anforderungen ab: Betriebsspannung, erforderliche Kapazität und Entladestrom. In Serie geschaltete Zellen erhöhen die Spannung, während parallel geschaltete Zellen die Kapazität und den verfügbaren Strom erhöhen. Die ausgewählten Zellspezifikationen bestimmen die endgültige Anzahl der Lithiumbatterienpakete.

Was bedeuten Serie und Parallel in einem Akkupaket?

Eine Batteriekonfiguration wird üblicherweise als 2S3P oder 4S2P geschrieben. S steht für die Anzahl der in Serie geschalteten Zellen, und P für die Anzahl der parallel geschalteten Zellen innerhalb jeder Reihengruppe.

Diese Beispiele verwenden die Nennspannung; Lade- und Schutzspezifikationen müssen den gesamten Spannungsbereich berücksichtigen.

Wie berechne ich die Anzahl der Zellen in Serie?

Teile die erforderliche Nennspannung des Packs durch die Nennspannung einer Zelle:

Serienzahl (S) = erforderliche Packspannung ÷ Zellspannung

Für ein Gerät, das für eine nominale 14,8V-Lithium-Ionen-Batterie mit 3,7V-Zellen ausgelegt ist:

14,8 ÷ 3,7 = 4

Du brauchst vier Zellen in Serie, geschrieben als 4S.

Bestätigen Sie, dass das Gerät den vollen Betriebsspannungsbereich des Packs akzeptiert. Vier herkömmliche Lithium-Ionen-Zellen mit maximal 4,2 V erreichen beispielsweise bei voller Ladung 16,8 V.

Zellspezifikationen und Ladelimits haben stets Vorrang vor abgerundeten Berechnungen.

Wie berechne ich die Anzahl der parallelen Zellen?

Als Nächstes teilen Sie die Kapazität Ihres Zielpacks durch die Nennkapazität einer Zelle:

Parallelzählung (P) = Zielpackkapazität ÷ Zellkapazität

Angenommen, dein Design benötigt 7,5Ah und du wählst 2,5Ah-Zellen aus:

7,5 ÷ 2,5 = 3

Du brauchst drei parallele Zellen pro Seriengruppe, also 3P.

Wenn das Ergebnis keine ganze Zahl ist, runden Sie auf und überprüfen Sie, ob das resultierende Paket Ihren Größen- und Gewichtsvorgaben entspricht.

Wenn Sie Ihre erforderliche Leistungsfähigkeit noch nicht festgestellt haben, beginnen Sie mitWie man die Batteriekapazität eines Geräts berechnet.

Wie berechne ich die Gesamtzellanzahl?

Multiplizieren Sie die Serienzählung mit der Parallelzählung:

Gesamtzellen = S × P

Um unser Beispiel fortzusetzen: Ein 14,8V, 7,5Ah-Pack, das aus 3,7V, 2,5Ah-Zellen gebaut ist, benötigt 4S3P, also insgesamt 12 Zellen.

Dies sind illustrative Konfigurationen, keine empfohlenen Designs für jede Nutzung.

Kann ich die Zellenzahl mit Wattstunden berechnen?

Ja. Wattstunden (Wh) drücken Energie aus und sind besonders hilfreich, wenn der Stromverbrauch und die Betriebszeit Ihres Produkts bekannt sind.

Benötigte Energie (wh) = durchschnittliche Lastleistung (W) × Betriebszeit (Stunden)

Zum Beispiel benötigt ein 15-Watt-Gerät, das sechs Stunden läuft, theoretisch 90 Wh.

Nach Berücksichtigung von Umwandlungsverlusten, nutzbarer Kapazität, Temperatur und Alterung kann das angegebene Paket zusätzliche Energie benötigen.

Sobald du eine Packspannung ausgewählt hast, teile die benötigte Wh durch die Nominalspannung, um Ah zu schätzen; dann berechnen Sie die Parallelzählung.

Sie können die Betriebszeit auch mit unserem Leitfaden abschätzen:Wie berechne ich die Akkulaufzeit aus Ah und Wh?

Hängt die Zellanzahl auch vom Entladungsstrom ab?

Absolut. Ein Pack kann Spannungs- und Kapazitätsziele erreichen, aber trotzdem nicht die Spitzenlast des Geräts liefern.

Überprüfen Sie die kontinuierlichen und Pulsentladungswerte im tatsächlichen Zelldatenblatt.

Wenn beispielsweise eine Last 20A zieht und jede ausgewählte Zelle unter den vorgesehenen Bedingungen für eine kontinuierliche Entladung von 5A ausgelegt ist, liefern vier parallele Zellen eine theoretische kombinierte Belastung von 20A.

Das ist nur eine erste Kontrolle: Temperatur, Spannungsabfall, Alterung, Verbindungen und technische Margen können eine andere Konfiguration erfordern.

Der BMS muss außerdem die Anzahl der Serien und die aktuellen Anforderungen erfüllen.

Siehe unseren Leitfaden zuWahl eines BMS für Lithium-Akkupakete.

Verändert die Zellchemie die Berechnung?

Ja. Die nominale Zellenspannung variiert je nach Chemie.

Gewöhnliche Li-Ionen- und LiPo-Zellen werden oft mit etwa 3,6–3,7 V bewertet, während LiFePO4-Zellen üblicherweise mit 3,2 V bewertet werden.

Vier 3,2V-LiFePO4-Zellen in Serie erzeugen ein nominales 12,8V-Paket, nicht 14,8V.

Mische niemals Zellchemie oder gehe davon aus, dass sie gemeinsame Ladelimits haben.

Auch die Chemie beeinflusst die verfügbare Kapazität, die Entladefähigkeit, die Temperaturleistung und die Abmessungen des Packs.

Was sollte ich sonst noch überprüfen, bevor ich das Design finalisiere?

Die berechnete Zellanzahl ist ein Ausgangspunkt, kein vollständiges Packdesign.

Überprüfen Sie, ob die ausgewählten Zellen physisch neben BMS, Isolierung, Verkabelung, Steckverbinder und Gehäuse passen.

Verwenden Sie entsprechend abgestimmte Zellen und berücksichtigen Sie Produktionstoleranzen, erwartete Lebensdauer, Ladeanforderungen und relevante Sicherheitstests.

Für regulierte oder Hochstromanwendungen sollte ein qualifiziertes Batterieingenieurteam das elektrische und mechanische Design validieren, anstatt sich ausschließlich auf Arithmetik zu verlassen.

GLOFLUX unterstützt kundenspezifische Pack-Design, einschließlich Zellauswahl, BMS-Integration, Stecker und mechanischer Anordnung.

Wenn Sie Produktzeichnungen oder ein platzbegrenztes Gehäuse haben, sehen Sie sich unseren Artikel anEntwicklung eines Batteriepacks anhand von Produktzeichnungen.

FAQ

Kann ich Zellen mit unterschiedlicher Kapazität in einem Paket verwenden?

Vermeiden Sie es, Zellen mit unterschiedlichen Kapazitäten, Altersgruppen, Chemiserien oder Leistungsmerkmalen zu mischen. Kapseln sollten nach einem genehmigten Packdesign abgestimmt werden.

Erhöht das Verbinden von Zellen in Reihe die Ah?

Nein. Serienverbindungen erhöhen die Spannung; eine Serienkette behält ungefähr die Ah-Wertung einer Zelle.

Erhöht das Parallelschalten der Zellen die Spannung?

Nein. Parallelverbindungen erhöhen die Gesamt-Ah- und Potentialstromkapazität, während die Nennspannung ungefähr gleich bleibt.

Wie viele 18650-Zellen brauche ich für eine 12V-Batterie?

Es hängt von der Chemie, den tatsächlichen Zellspezifikationen, dem zulässigen Spannungsbereich Ihres Geräts, dem Kapazitätsziel und dem Stromverbrauch ab. Es gibt keinen einheitlichen korrekten Wert für jede 12V-Anwendung.

Hat ein 4S2P-Pack acht Zellen?

Ja. Vier Reihengruppen mit zwei parallelen Zellen pro Gruppe benötigen insgesamt acht Zellen.

Kann ich die Kapazität erhöhen, ohne die Spannung zu ändern?

In der Regel erhöht das Hinzufügen abgestimmter paralleler Zellen oder Gruppen die nominale Kapazität, ohne die Anzahl der Seriengruppen zu ändern. Design und BMS müssen weiterhin validiert werden.