Ein Hochstrom-Akku muss den benötigten Strom so lange liefern können, wie das Gerät ihn abruft. Eine hohe C-Angabe allein reicht dafür nicht aus. Entscheidend sind Dauerstrom, Pulsdauer, Temperatur und die Grenzen des vollständigen Batteriepacks.
Die C-Rate setzt den Strom ins Verhältnis zur Nennkapazität. Bei einer 2-Ah-Zelle entsprechen 1C einem Strom von 2A und 5C einem Strom von 10A. Diese Umrechnung ist keine Freigabe für den Betrieb. Die zulässigen Werte stehen im Datenblatt der konkreten Zelle.
Was die C-Rate aussagt
Rechnen Sie die Kapazität zunächst in Ah um: 2000mAh sind 2Ah. Multiplizieren Sie den Ah-Wert mit der C-Rate, um den Strom in A zu erhalten. Umgekehrt entsprechen 12A bei einer 2-Ah-Zelle einer Rate von 6C. Der Prüfgerätehersteller Maccor erläutert diese Berechnung in seinem Leitfaden zur Batterieprüfung.
Prüfen Sie anschließend, welche Angabe gemeint ist. Eine bei niedrigem Strom gemessene Kapazität, ein zulässiger Dauerstrom und ein kurzer Entladepuls beschreiben unterschiedliche Bedingungen. Für das Laden gelten eigene Stromgrenzen; aus der Entladerate lässt sich keine zulässige Laderate ableiten.
Auch die Zellform beweist keine Strombelastbarkeit. Ein flaches Pouchgehäuse sowie gewickelte oder gestapelte Elektroden ersetzen keine elektrischen und thermischen Prüfdaten. Vergleichen Sie konkrete Zellmodelle unter gleichen Bedingungen. Weder das Aussehen noch eine pauschale Grenze von 10C genügt zur Auswahl.
Dauerstrom und wiederkehrende Lastspitzen prüfen
Ein Motorstart, ein schneidendes Werkzeug und ein dauerhaft laufendes Gerät belasten den Akku unterschiedlich. Erfassen Sie den normalen Strom, den höchsten Strom, dessen Dauer und die Pause bis zum nächsten Puls. Ein niedriger Mittelwert kann eine kurze Lastspitze verdecken, die den Schutz auslöst.
Ein angenommenes Gerät zieht zwei Sekunden lang 12A und anschließend acht Sekunden lang 2A. Der mittlere Strom beträgt (12 × 2 + 2 × 8) ÷ 10 = 4A. Trotzdem muss der Akku die wiederkehrenden 12-A-Pulse liefern. Eine Dauerstromangabe von 4A allein bestätigt diese Eignung nicht.
Die Pulsdauer ist ebenso wichtig wie der Spitzenstrom. Texas Instruments beschreibt die Besonderheiten gepulster Lasten in einer technischen Schulung. Fragen Sie nach zulässiger Pulsdauer, Wiederholbedingungen und Spannungsverhalten bei der niedrigsten vorgesehenen Temperatur und dem niedrigsten vorgesehenen Ladezustand.
Schaltet der Akku unter Last ab, klären Sie zuerst, ob Überstrom, Spannungseinbruch, Temperatur oder ein anderer Fehler die Ursache ist. Überbrücken Sie keine Schutzfunktion, um das Gerät weiterzubetreiben.
Den vollständigen Batteriepack bewerten
Neben den Zellen begrenzen BMS, Verbindungen, Leiter, Steckverbinder und Wärmeabfuhr den zulässigen Strom. Die Überstrom-Abschaltschwelle des BMS ist ein Schutzwert und nicht automatisch der zulässige Dauerstrom des Packs.
Eine NASA-Untersuchung zu Hochleistungs-Batteriemodulen behandelt die Herausforderung, Entladewärme abzuführen und benachbarte Zellen zu schützen. Die dortigen Luft- und Raumfahrtziele gelten für das untersuchte Projekt, nicht als allgemeine Nennwerte kommerzieller Batteriepacks.
Fordern Sie für einen belastbaren Vergleich folgende Angaben an:
- Dauerstrom und Pulsstrom mit Pulsdauer und Wiederholbedingungen;
- Prüftemperatur, anfänglichen Ladezustand und Entladeschlussspannung;
- Spannungs- und Temperaturverläufe bei einer für Ihr Gerät typischen Last;
- Stromgrenzen des Packs sowie Anschluss- und Ladevorgaben; und
- das genaue Modell und die Revision, auf die sich die Ergebnisse beziehen.
Bei einem kundenspezifischen Batteriepack prüft Hysincere die Geräteanforderungen und stimmt darauf Zellenauswahl, BMS, Aufbau und Musterprüfung ab. Ein Lastprofil mit Betriebsspannung, Einbauraum und Temperaturbereich hilft dabei mehr als die pauschale Forderung nach einer möglichst hohen C-Rate.
Den Strombedarf Ihres Geräts prüfen
Nennen Sie Betriebsspannung, normalen Strom, Spitzenstrom mit Pulsdauer, Temperaturbereich und Einbauraum. Hysincere kann damit die Anforderungen an den Batteriepack prüfen.
Fragen zu Hochstrom-Akkus und C-Raten
Beschreibt eine einzige C-Rate alle Stromgrenzen eines Akkus?
Nein. Dauerstrom, Pulsstrom, Pulsdauer, Abschaltspannung und Temperaturgrenzen sind modellspezifisch. Eine C-Rate muss zusammen mit diesen Bedingungen gelesen werden. Für ein Batteriepack gelten außerdem die geprüften Grenzen des vollständigen Systems.
Darf ein Batteriepack denselben Strom wie seine Zellen liefern?
Nicht automatisch. BMS, Stromschienen, Schweißverbindungen, Anschlüsse, Leitungen und Wärmeabfuhr können den zulässigen Strom begrenzen. Auch Zellabgleich und Temperaturanstieg müssen bei der Auslegung berücksichtigt werden.
Welche Daten braucht man zum Vergleich von Hochstrom-Zellen?
Vergleichen Sie Kapazität, Energie, Dauerstrom, Pulsstrom mit Pulsdauer, Innenwiderstand und Spannungseinbruch unter gleichen Bedingungen. Temperaturgrenzen, Zyklenprüfungen, Sicherheitsunterlagen und die Rückverfolgbarkeit der Charge gehören ebenfalls zur Bewertung.
Maßgeblich sind die Daten des ausgewählten Zell- und Packmodells. Das Rechenbeispiel ist kein gemessener Produktwert.
