Verschaltung von Akkus

Ein Akku weist eine bestimmte Spannung, einen bestimmten maximalen Strom auf. Was können wir tun, wenn das nicht ausreicht?

Akkus können in Reihe geschaltet werden. Dafür werden zwei oder mehrere Akkus (z. B. über Bleche) miteinander leitend verbunden. Eine solche Reihenschaltung finden Sie typischerweise in Fernbedienungen. Die Spannung von in Reihe geschalteten Akkus addiert sich zu einer Gesamt-Ausgangsspannung. Bei der Reihenschaltung fließt der Laststrom durch alle Akkus durch. Der schwächste Akku (mit dem geringsten Maximalstrom) bestimmt dadurch den maximalen Ausgangsstrom. Der Ausgangswiderstand der Reihenschaltung entspricht der Summe der Innenwiderstände der Akkus. Der Innenwiderstand steigt also durch die Reihenschaltung an.

Das Problem der Reihenschaltung lösen Hersteller von Akkupacks für Sie. Sie können LiPo-Akkus mit mehreren Zellen in Reihenschaltung kaufen. Ein 3s-Akku hat z. B. drei Zellen in Reihe geschaltet. Damit ergibt sich eine Ausgangsspannung von UPack = 3 ∙ UZelle.

Akkus können parallelgeschaltet werden. Die Spannung am Ausgang ist dann für alle Akkus gleich. Der Strom Ausgangsstrom teilt sich auf alle Akkus auf. Der Akku mit dem geringsten Innenwiderstand muss den meisten Strom liefern, der mit dem höchsten Innenwiderstand den geringsten Strom. Leider unterliegen die Innenwiderstände von Akkus Streuungen. Deshalb ist Vorsicht geboten, dass nicht einzelne Akkus überlastet werden.

Das größte Problem stellt sich, wenn die parallelgeschalteten Akkus nicht alle exakt die gleiche Spannung aufweisen – was in der Praxis immer der Fall ist. Wenn Sie diese einfach parallelschalten, dann fließt zwischen den Akkus ein extrem hoher Ausgleichsstrom, der nur durch die Innenwiderstände begrenzt ist. Deshalb müssen Sie während der Parallelschaltung einen Widerstand dazwischenschalten, der den Strom begrenzt.

Beispiel: Das Zusammenschalten zweier AA-Akkus mit typischen Spannungswerten eines vollen und eines leeren Akkus als Extremfall:

Es dauert mit dem Vorwiderstand etwas Zeit, bis beide Batterien die gleiche Spannung aufweisen. Der Ladungsausgleich zwischen den Akkus dauert umso länger, je weniger Ausgleichsstrom fließt. Dafür überleben beide Akkus das Zusammenschalten. Der Vorwiderstand kann entfernt werden, sobald beide Akkus die gleiche Spannung aufweisen.

Sie sollten für Prototypen besser keine Akkus parallelschalten. Nutzen Sie stattdessen lieber einen Akku mit höherem Ausgangsstrom. Dieser besteht intern aus einer solchen Parallelschaltung ab Werk, die völlig ungefährlich ist.

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