Nennspannung von Zelle und Pack
Die Nennspannung ist eine repräsentative Spannung zur Beschreibung einer Batteriezelle oder eines Packs. Sie dient als Nenn- und Rechenwert, ist jedoch nicht die Spannung, die die Batterie bei jedem Ladezustand und unter allen Betriebsbedingungen beibehält.
Nennspannung der Zelle
Die Klemmenspannung einer Zelle verändert sich beim Laden und Entladen. Chemie, Elektrodendesign, Ladezustand, Strom, Temperatur, Innenwiderstand und Alterung beeinflussen den gemessenen Wert.
Die Nennspannung einer Zelle ist daher ein konventioneller repräsentativer Wert innerhalb des zulässigen Betriebsbereichs. Zellen mit unterschiedlichen Chemien können verschiedene Nenn-, Mindest- und Höchstspannungen besitzen, selbst wenn ihre physischen Formate ähnlich sind.
Von der Zellspannung zur Packspannung
In Reihe geschaltete Zellen addieren ihre Spannungen. Eine vereinfachte Packberechnung lautet:
Nennspannung des Packs = Zahl der Zellen in Reihe × Nennspannung der Zelle
Eine Kette aus 108 Zellen mit jeweils 3.7 V Nennspannung besitzt demnach eine Nennspannung von etwa 399.6 V. Parallelschaltungen erhöhen Ladungskapazität und Strombelastbarkeit, ohne die Spannung zu erhöhen. Die vollständige Notation wird in Series and Parallel Cell Configuration erläutert.
Reale Packs können in Module, Zweige oder schaltbare Abschnitte unterteilt sein, und ihre Regelsysteme legen minimale und maximale Betriebsgrenzen fest. Zur Packkonfiguration siehe Battery Pack and Configuration.
Nennspannung ist nicht Höchstspannung
Ein Elektrofahrzeug mit einer angegebenen Architektur von 400 V oder 800 V arbeitet nicht unbedingt exakt mit dieser Spannung. Solche Bezeichnungen beschreiben häufig eine ungefähre Systemklasse. Die tatsächliche Packspannung bewegt sich innerhalb eines Bereichs, kann unter Last abfallen und beim Laden ansteigen.
Die Nennspannung allein gibt keinen Aufschluss über:
- Maximale Ladespannung
- Lade- oder Entladeleistung
- Nutzbare Energie
- Motorspannung an jedem Betriebspunkt
- Kompatibilität mit jedem Ladegerät derselben Spannungsklasse
Die Packenergie wird häufig aus Nennspannung und Ampere-Hour (Ah) geschätzt. Ein vom Hersteller angegebener oder gemessener Energiewert hängt jedoch auch von der vollständigen Spannungskurve und den festgelegten Prüfgrenzen ab. Battery Basics erläutert den Zusammenhang zwischen Spannung, Strom, Ladung, Leistung und Energie.