[gelöst] Diskussion Verständnisfrage Physik: Akkus in Reihe schalten - tatsächliche Leistung

[Dose]

Hallo zusammen,

ich bin gerade auf der Suche nach Akkus für ein RC Modellauto. Dieses kann entweder mit 2x3S Lipos betrieben werden oder mit 1x 6S Lipo. Die 2x3S - Lösung ist deutlich kostengünstiger als 1x6S. Nun hat mich ein anderer User darauf hingewiesen, dass meine Rechnung falsch ist:

2x3S Lipos mit jeweils 5000 mAh kosten 60€
1x6S Lipo mit 9500 mAh kostet 140€

Meine Rechnung: Für 120€ bekomme ich 2x 2x3S mit jeweils gesamt 10.000 mAh (also etwa das Doppelte für's Geld) und spare noch 20€.

Er meinte dazu:

"wenn ich mich gerade nicht stark täusche müsstest du wenn die Preise vergleichen willst 1 6s 5000 mah mit 2 3s 5000 mah vergleichen da bei einer reihenschaltung nur die Spannung und nicht die Kapazität steigt das währe bei einer parallel Schaltung genau umgekehrt"

Und hier habe ich gerade eine Denkblockade. Hat ein 6S (6 Zellen) Lipo mit, wie hier bei 5000 mAh Kapazität, umgerechnet die gleiche Leistung wie 2x 3S a 5000 mAh als müsste ich rechnen 10.000 mAh 3S / 2 = 5.000 mAh 6S?

 

[Jörg!]

Rechne das um in Wh für einen Vergleich.

 

[MSFreak]

Verständnisfrage Physik: Akkus in Reihe schalten - tatsächliche Leistung

... eine Reihenschalung von Batterien bzw. Akkus bringt keine höhere Leistung, sondern nur eine entsprechende höhere Spannung. Z.B. eine Reihenschaltung von 3 Batterien mit je 1,5 Volt ergeben 4,5 V.

 

[Jörg!]

Bei 3,7 V Zellenspannung bekommst du für 60€ (2*3S) 111Wh, für 140€ (1*6S) 210,9Wh.
Du musst ja nicht die Leistung sondern die elektrische Arbeit sehen. Arbeit = U * I * t.

 

[Achtbit]

Was ist denn "S" für eine elektrische Einheit? In über 50 Jahren im Beruf hat mir das niemand erklärt.
Und führt nicht 3S*2 grundsätzlich zum gleichen Ergebnis wie 6S*1?

 

[Jörg!]

S steht für Stück, also Anzahl der Zellen in einem gemeinsamen Gehäuse.
Es gibt aber auch eine elektrische Einheit S. Siemens ist der Leitwert, also der Kehrwert des Widerstands. Das ist hier nicht gemeint.

 

[Dose]

Ich danke Euch!

Wie erwartet war ich auf dem Holzweg und Porky hat es perfekt auf den Punkt gebracht, man muss auf die tatsächliche elektrische Arbeit gucken. Da hatte ich meinen Denkfehler.

Dazu wurde ich noch darauf hingewiesen, dass es immer besser ist, einen Akku zu nutzen, dessen Zellen ausbalanziert sind (Lipo balanced charging), statt 2 Akkus zusammen (Fehlerquelle).

 

[Achtbit]

Kehrwerte haben wir nie eingebaut, das wirds wohl sein.

 

[Jörg!]

Richtig. Lithium Ionen und -Polymer Akkus benötigen eine Balancerschaltung, damit die schwächeren Zellen in einer Reihenschaltung nicht überladen werden. Der Strom wird dann an jeder vollen Zelle vorbei geleitet und nur noch die nicht vollen weiter geladen. Zwei 3er Packs schützen als nur jeweils ihre 3 internen Zellen, können sich aber nicht untereinander verständigen. Deswegen ist hier 6S vorzuziehen, es sei denn, das Gerät hat einen eigenen Balancer für zwei 3S Akkus.

OT: Falls ihr mal über eure Ernährung nachdenkt: Eine Wattstunde = 3600 Joule = 0,86 Kilokalorien.

 

[Dose]

Deswegen ist hier 6S vorzuziehen, es sei denn, das Gerät hat einen eigenen Balancer für zwei 3S Akkus.

Der Abnehmer, in dem Fall das RC Auto, hat keinen eigenen Balancer. Lediglich die Möglichkeit für den Anschluss von max. 2 Lipos und das auch nur bei 2x 3S: (nur entweder oder)

- 1x 4S (Minimum)
- 1x 6s (empfohlen)
- 2x 3S (alternative Möglichkeit)

2x 6S und dass der Abnehmer umschaltet, wenn der erste 6S Lipo leer ist, geht auch nicht. 2x 4S geht ebenso nicht.

Nachtrag: Mit dem "Gerät" meintest du das Ladegerät und nicht den Abnehmer, oder? Das Ladegerät unterstützt aber auch kein Balancing für 2 Akkus.

 

[Jörg!]

Ich schrieb extra Gerät, da ich ja nicht weiß, ob die Akkus im Modellauto geladen werden oder zum Laden entnommen werden müssen.

 

[Dose]

Ich entnehme die Akkus und hänge die Lipos an mein externes Ladegerät, da geht aber immer nur jeweils 1 Akku auf einmal ran. Ein Stecker des Akkus kommt in den Balancer - Anschluss und einer in die normale Stromversorgung beim Ladegerät.

Die besseren Ladegeräte im RC Bereich, die 2 Akkus (auch völlig unterschiedlicher Bauart, z.B. 1x Lipo und 1x NiMH) gleichzeitig aufladen können und dann auch preislich gleich im zweistelligen Bereich liegen, haben meines Wissens lediglich den Zeitvorteil für Vielnutzer auf ihrer Seite. Ein Ladegerät, das 2 Lipos "balanced" aufladen kann, habe ich noch nicht gesehen, aber es gibt ja nichts, das es nicht gibt (wenn Geld keine Rolle spielt).

 

[Jörg!]

Wenn die Akkupacks einzeln geladen werden, sehe ich da keine Bedenken. Höre nur mit dem Fahren auf, sobald die Leistung auch nur soeben bemerkbar nachlässt. Eine der Zellen ist immer die schwächste. Und dass die Tiefentladung nicht mögen, weißt du sicherlich.

 

[Dose]

Ja, dafür habe ich einen "Lipo - Checker" rangehängt, der bei zu niedrigem Wert anfängt zu piepen. Der empfohlene Mindestwert bei einer 3,7V Lipo - Zelle, die voll aufgeladen bei rund 4,2V liegt, liegt hier bei rund 3,6V.

 

[Jörg!]

Damit bist du auf der sicheren Seite. Ab 3,5V sinkt die Spannung sehr schnell und bis zu kritischen Grenze von 3,3V sind nur noch wenige mAh verfügbar.

 

[corvus]

Kontrolliertes Runterfahren hab ich nur in einem Fall bei 3v erlebt, sonst immer 3,5v. Von der Laufzeit dürfte der niedrigere und ungesundere Wert nicht viel bringen. Aber eben dieser Akku in meim' Navi ist jetzt ein Jahrzehnt alt und hat noch mind. 50%.
Bei 2,5v sollte die interne Schutzschaltung greifen, beim Selbstbau mit Industriezellen muss man ggf eine Solche selbst zwischen Akku und Ladecontroller integrieren. Bei weniger als 1,5v sind die Akkus dann defekt. Das kann man aber nur an der Zelle messen, wenn es eben keine interne Schutzschaltung gibt. Das sind Werte für 3,7v Akkus. Bei LiPo scheint alles um 0,1v erhöht.
Wenn NiMH ne Alternative wäre, diese Akkus können auch mehrere Jahre lang stromlos rumliegen, bloß sollte dann kein noch so kleiner Verbraucher dran hängen, sonst Auslaufen.