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Neben den bekannten Bleiakku (Pb), Nickel-Metall (NiMH) verwenden auch wir in der Funktechnik z.B. bei Portabelbetrieb immer mehr Lithum-Eisen-Phosphat-Mischungen (LiFePO4). Doch schauen wir uns erstmal ein Akku und dessen Aufschriften in Abbildung 90 an.
Abbildung 90: LiFePO4
Kapazität: 4200 mAh
Spannung: 4S1P / 13,2 V
Entladung: 30C Constant / 40C Burst
Balance Stecker: JST-XH
Entlastung Stecker: 5.5mm Kugel-Stecker
Die für uns wichtigsten Kenndaten sind die Nennspannung 13,2 V und die Verschaltung 4S1P. Das bedeutet, dass sich die Nennspannung von 13,2 V aus 4 in Serie bzw. Reihe und 1 mal paralell, also alle 4 in Serie geschalten sind. Überlicherweise besitzen LiFePO4 eine Zellnennspannung von 3,2 V bis 3,3 V. Und somit ergibt sich 3,3 V · 4 = 13,2 V · 1 = 13,2 V.
Zellspannung
Bemerkung
3,3 V
Nennspannung
2,5 V
min. Spannung
3,6 V
max. Spannung
Tabelle 5: LiFePO4 Zellspannung
Beachte bei dem Einsatz von einem LiFePO4 als 4S1P verschalten, dass Spannungen zwischen 10 V bis 14,4 V anliegen können. Nicht jedes Funkgerät kann mit diesen Spannungen arbeiten.
Bei einem 4S2P sind insgesamt 8 Zellen verbaut. 4 in Serie und das 2 mal paralell. Dies würde dann eine Spannung von 13,2 V aber eine Kapazität von 8400 mAh ergeben.
Bei Reihen- bzw. Serienschaltung von Akkus, wie in Abbildung 91 addieren sich die Spannungen und die Kapazität bleibt gleich.
Abbildung 91: Reihenschaltung
Bei der Paralellschaltung wie in Abblidung 92 bleibt die Spannung gleich und die Kapazitäten addieren sich.
Abbildung 92: Paralellschaltung
Wichtig ist jedoch, dass wir nur Zellen/ Akkus mit gleichen Daten zusammenschalten, da sich die Zellen gegenseitig beeinflussen und sonst beschädigt werden können.
Insbesondere bei den aktuellen Lithium-Akkumulatoren ist is sinnvoll eine Überwachungseinrichtung (Balancer, Batteriemonitor) zu verbauen. Dieser sorgt u.a. für den notwendigen Ausgleich der Zellspannungen und für eine optimale Ladung. In der Abb. 93
Abbildung 93: LiFePO4 Anschlüsse
AB209: Folgende Schaltung eines Akkus besteht aus Zellen von je 2 V. Jede Zelle kann 10 Ah Ladung liefern. Welche Daten hat der Akku?
Weiterhin wird die Kapazität (auch Ladung bezeichnet), wie bereits kennenglernt in As angegeben. Bei unserem Akku steht aber 4200 mAh = 4,2 Ah = 15120 As, da $t=\frac{Q}{I}$ also 1 Ah = 3600 As.
AB210: Auf dem Akku-Pack eines Handfunksprechgerätes stehen folgende Angaben: 7,4 V – 2200 mAh – 16,28 Wh. Welcher Begriff ist für die Angabe 2200 mAh zutreffend.
Das würde theoretisch bedeuten, wir können unseren Akku 1 h lang mit 4,2 A belasten.
$t=\frac{Q}{I}$
$t=\frac{4,2Ah}{1A} =1 h$
AB211: Wie lange könnte man idealerweise mit einem voll geladenen Akku mit 60 Ah einen Amateurfunkempfänger betreiben, bis dieser auf 10 % seiner Kapazität entladen ist und einen Strom von 0,8 A aufnimmt?
Nun wollen wir aber auch wissen wieviel elektrische Energie in dem Akku gespeichert werden kann. Wir sprechen ja immer nur von Ladung (Kapazität).
1 Wh = 1 Ah · 1 V
Für unser Beispiel haben wir bei 4,2 Ah · 13,2 V eine Energiemenge von 55,44 Wh.
AB501: Ein 12 V Akku hat eine Kapazität von 5 Ah. Welcher speicherbaren Energie entspricht das?
Die Entladung dieses Akkus kann mit konstant 30C erfolgen. Das bedeutet das der Akku mit 30 · Kapazität C entladen werden kann.
Endladestrom = 30 · 4200 mA = 126 A
Das ist allerdings nur ein theoretisch möglicher Wert, da unser Akku somit innerhalb von 108 s entladen wäre. Auch der Kabelquerschnitt ist dabei zur berücksichtigen.
