Die Spannung eines Akkupacks wird über die Anzahl der in Serie geschalteten Zellen berechnet. Dabei gilt eine einfache Grundregel:
Spannung = Zellenspannung × Anzahl der seriell geschalteten Zellen
Wichtig ist dabei der Unterschied zwischen Serienschaltung und Parallelschaltung. Nur die Serienschaltung erhöht die Spannung. Die Parallelschaltung erhöht dagegen die Kapazität in Ah oder mAh und oft auch die mögliche Strombelastbarkeit, aber nicht die Voltzahl.
Die Grundformel
Bei einem Akkupack mit der Bezeichnung 3S1P, 4S2P oder 6S3P ist also immer die Zahl vor dem S entscheidend, wenn es um die Spannung geht.
Die Berechnung lautet:
Anzahl S × Nennspannung einer Zelle = Nennspannung des Akkupacks
Beispiel mit Li-Ion
Eine klassische Li-Ion-Zelle hat meist eine Nennspannung von 3,6 V oder 3,7 V. Daraus ergeben sich zum Beispiel folgende Werte:
- 1S = 3,6 V bis 3,7 V
- 3S = 10,8 V bis 11,1 V
- 4S = 14,4 V bis 14,8 V
- 6S = 21,6 V bis 22,2 V
Beispiel mit LiFePO4
Bei LiFePO4 liegt die Nennspannung pro Zelle meist bei 3,2 V. Deshalb gilt:
- 3S LiFePO4 = 9,6 V
- 4S LiFePO4 = 12,8 V
- 6S LiFePO4 = 19,2 V
Beispiel mit NiMH oder NiCd
NiMH- und NiCd-Zellen haben meist eine Nennspannung von 1,2 V pro Zelle. Daraus ergeben sich zum Beispiel:
- 3S = 3,6 V
- 4S = 4,8 V
- 6S = 7,2 V
Was passiert bei P?
Die Zahl vor dem P verändert die Spannung nicht. Ein 3S1P und ein 3S2P Akkupack haben daher die gleiche Spannung, solange dieselbe Zellchemie verwendet wird. Der Unterschied ist: Bei 2P verdoppelt sich die Kapazität, bei 3P verdreifacht sie sich.
Nennspannung und volle Spannung unterscheiden
In der Praxis sollte zusätzlich zwischen Nennspannung und voll geladener Spannung unterschieden werden. Eine Li-Ion-Zelle mit 3,6 oder 3,7 V Nennspannung erreicht voll geladen meist etwa 4,2 V. Ein 3S Li-Ion Akkupack hat deshalb nominal 10,8 bis 11,1 V, voll geladen aber bis zu 12,6 V.
Für die richtige Berechnung der Akkuspannung gilt deshalb immer: Zuerst die Zellchemie bestimmen, dann die Zellspannung kennen und diese mit der Anzahl der seriell geschalteten Zellen multiplizieren.