Bekeken: 0 Auteur: ZERNE Batterij Technisch inhoudsteam Publicatietijd: 26-08-2026 Herkomst: Locatie
Voor het berekenen van de capaciteit van een lithium-ionbatterijpakket is meer nodig dan het optellen van de capaciteit die op elke cel staat afgedrukt.
De uiteindelijke capaciteit is afhankelijk van hoe de cellen zijn aangesloten:
Serieschakelingen verhogen de spanning.
Parallelle verbindingen verhogen de capaciteit per ampère-uur.
Serie-parallelle configuraties verhogen zowel de spanning als de capaciteit.
Vier 3,7 V, 1000 mAh-cellen kunnen bijvoorbeeld op verschillende manieren worden gerangschikt:
4S1P: ongeveer 14,8 V, 1000 mAh
2S2P: ongeveer 7,4 V, 2000 mAh
1S4P: ongeveer 3,7 V, 4000 mAh
Hetzelfde aantal cellen kan dus zeer verschillende specificaties van het batterijpakket opleveren.
In deze handleiding wordt uitgelegd hoe u de capaciteit van een lithium-ionbatterijpakket in mAh, Ah en Wh kunt berekenen. Het verduidelijkt ook het verschil tussen de nominale capaciteit en de bruikbare capaciteit, zodat OEM-ingenieurs een nauwkeurigere batterijspecificatie kunnen opstellen.
Voor de bredere relatie tussen spanning, capaciteit, BMS en looptijd, zie Ontwerp van lithium-ionbatterijpak: spanning, capaciteit, BMS en looptijd.
Voor gekoppelde cellen met dezelfde capaciteit:
Verpakkingscapaciteit (Ah) = Capaciteit van één cel (Ah) × Aantal parallelle cellen
Pack-capaciteit (mAh) = Capaciteit van één cel (mAh) × Aantal parallelle celgroepen
Pakketspanning (V) = Nominale celspanning (V) × Aantal cellen in serie
Pack-energie (Wh) = Pack-spanning (V) × Pack-capaciteit (Ah)
Het aantal serie geschakelde cellen wordt weergegeven door S. in Het aantal parallel geschakelde cellen wordt weergegeven door P.
Bijvoorbeeld:
2S1P betekent twee cellen in serie en één parallel pad.
1S2P betekent één celgroep in serie en twee cellen parallel.
3S2P betekent drie seriegroepen met twee parallelle cellen in elke groep.
Voordat u een accupakket berekent, is het belangrijk om onderscheid te maken tussen drie basiswaarden.
Capaciteit beschrijft hoeveel elektrische lading een batterij kan opslaan. Het wordt gewoonlijk uitgedrukt in:
Milliampère-uur, of mAh
Ampère-uren, of Ah
De conversie is:
1 Ah = 1000 mAh
Een cel van 3000 mAh komt overeen met een cel van 3 Ah.
Spanning beschrijft het elektrische potentieel van de batterij. Het wordt gewoonlijk uitgedrukt in volt.
Voor veel standaard lithium-ion- en lithium-polymeercellen bedraagt de nominale spanning ongeveer 3,6 V of 3,7 V. De exacte waarde hangt af van de celchemie en de specificaties van de fabrikant.
Energie combineert spanning en capaciteit. Het wordt uitgedrukt in wattuur.
Energie (Wh) = Spanning (V) × Capaciteit (Ah)
Een hogere mAh-waarde betekent niet altijd een hogere totale energie als de batterijspanning anders is.
Bijvoorbeeld:
3,7 V × 2 Ah = 7,4 Wh
7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh
De twee pakketten hebben dezelfde ampère-uurcapaciteit, maar verschillende energieën omdat hun spanningen verschillend zijn.
Wanneer cellen in serie zijn verbonden, wordt de positieve pool van de ene cel verbonden met de negatieve pool van de volgende cel.
Serieschakelingen verhogen de spanning.
Voor gematchte cellen die in serie zijn aangesloten:
De spanning neemt toe
Ah-capaciteit blijft ongeveer hetzelfde
De totale energie neemt toe omdat de spanning toeneemt
Stel dat elke cel het volgende heeft:
Nominale spanning: 3,7 V
Capaciteit: 1000 mAh
Een 2S1P-pakket bevat twee cellen in serie.
Pack-spanning:
3,7 V × 2 = 7,4 V
Verpakkingscapaciteit:
1000mAh
Pack-energie:
7,4 V × 1 Ah = 7,4 Wh
Daarom is een 2S1P-batterijpak ongeveer:
7,4 V, 1000 mAh, 7,4 Wh
Configuratie |
Aantal cellen |
Nominale spanning |
Capaciteit |
|---|---|---|---|
1S1P |
1 |
3,7 volt |
1000mAh |
2S1P |
2 |
7,4 V |
1000mAh |
3S1P |
3 |
11,1 V |
1000mAh |
4S1P |
4 |
14,8 V |
1000mAh |
Dit zijn nominale waarden gebaseerd op 3,7 V-cellen. De spanning bij volledig opladen is hoger en hiermee moet rekening worden gehouden bij het selecteren van de oplader en het beveiligingssysteem.
Wanneer cellen parallel zijn aangesloten, zijn hun positieve aansluitingen met elkaar verbonden en zijn hun negatieve aansluitingen met elkaar verbonden.
Parallelle verbindingen vergroten de capaciteit.
Voor gekoppelde cellen die parallel zijn aangesloten:
De spanning blijft ongeveer hetzelfde
Ah-capaciteit neemt toe
De huidige capaciteit kan toenemen
De totale energie neemt toe omdat de capaciteit toeneemt
Stel dat elke cel het volgende heeft:
Nominale spanning: 3,7 V
Capaciteit: 1000 mAh
Een 1S2P-pakket bevat twee cellen parallel.
Pack-spanning:
3,7 volt
Verpakkingscapaciteit:
1000 mAh × 2 = 2000 mAh
Pack-energie:
3,7 V × 2 Ah = 7,4 Wh
Daarom is een 1S2P-batterijpak ongeveer:
3,7 V, 2000 mAh, 7,4 Wh
Configuratie |
Aantal cellen |
Nominale spanning |
Capaciteit |
|---|---|---|---|
1S1P |
1 |
3,7 volt |
1000mAh |
1S2P |
2 |
3,7 volt |
2000mAh |
1S3P |
3 |
3,7 volt |
3000mAh |
1S4P |
4 |
3,7 volt |
4000mAh |
Bij parallelle capaciteitsberekeningen wordt ervan uitgegaan dat de cellen hetzelfde model, dezelfde capaciteit, toestand en elektrische kenmerken hebben.
Een serie-parallel accupakket combineert beide aansluitmethoden.
De algemene formules zijn:
Pack-spanning = Celspanning × S
Verpakkingscapaciteit = Celcapaciteit × P
Totaal aantal cellen = S × P
Waar:
S = aantal cellen in serie
P = aantal cellen parallel
Stel dat elke cel het volgende heeft:
Nominale spanning: 3,7 V
Capaciteit: 1000 mAh
Voor een 2S2P-pakket:
Pack-spanning:
3,7 V × 2 = 7,4 V
Verpakkingscapaciteit:
1000 mAh × 2 = 2000 mAh
Totaal aantal cellen:
2 × 2 = 4 cellen
Pack-energie:
7,4 V × 2 Ah = 14,8 Wh
Het resultaat is:
7,4 V, 2000 mAh, 14,8 Wh
Met dezelfde 3,7 V, 1000 mAh-cellen:
Pack-spanning:
3,7 V × 3 = 11,1 V
Verpakkingscapaciteit:
1000 mAh × 2 = 2000 mAh
Totaal aantal cellen:
3 × 2 = 6 cellen
Pack-energie:
11,1 V × 2 Ah = 22,2 Wh
Het resultaat is:
11,1 V, 2000 mAh, 22,2 Wh
Voor een bredere uitleg over hoe deze configuraties de apparaatcompatibiliteit beïnvloeden, zie Serie versus parallelle batterijpakketten.
Als de doelcapaciteit en de individuele celcapaciteit bekend zijn, kan het benodigde aantal parallelle cellen worden geschat met:
Parallelle telling = Doelpakketcapaciteit ÷ Celcapaciteit
Aannemen:
Nominale doelspanning: 7,4 V
Doelcapaciteit: 3000 mAh
Nominale celspanning: 3,7 V
Celcapaciteit: 1500 mAh
Stap 1: Bepaal het aantal series.
7,4 V ÷ 3,7 V = 2S
Stap 2: Bepaal het parallelle aantal.
3000mAh ÷ 1500mAh = 2P
De voorlopige configuratie is:
2S2P
Totaal aantal cellen:
2 × 2 = 4 cellen
Aannemen:
Nominale doelspanning: 11,1 V
Doelcapaciteit: 5000 mAh
Nominale celspanning: 3,7 V
Celcapaciteit: 2500 mAh
Aantal series:
11,1 V 3,7 V = 3S
Parallelle telling:
5000mAh ÷ 2500mAh = 2P
De voorlopige configuratie is:
3S2P
Totaal aantal cellen:
3 × 2 = 6 cellen
Deze berekening levert een initiële configuratie op. Het definitieve ontwerp moet nog steeds de huidige vraag, de beschikbare ruimte, het ontladingsvermogen van de cellen, de beschermingseisen en de haalbaarheid van de productie verifiëren.
De capaciteit in ampère-uur is handig voor het vergelijken van batterijen met dezelfde spanning. Watturen zijn nuttiger bij het vergelijken van pakketten met verschillende spanningsniveaus.
De formule is:
Pack-energie (Wh) = Nominale pack-spanning (V) × Pack-capaciteit (Ah)
Batterijpakket |
Capaciteit |
Energie |
|---|---|---|
3,7 V, 2000 mAh |
2 Ah |
7,4 Wh |
7,4 V, 2000 mAh |
2 Ah |
14,8 Wh |
11,1 V, 2000 mAh |
2 Ah |
22,2 Wh |
14,8 V, 2000 mAh |
2 Ah |
29,6 Wh |
De mAh-waarde is in dit voorbeeld hetzelfde, maar de totale energie verandert met de spanning.
Dit is de reden waarom OEM-teams accupakketten niet mogen vergelijken met alleen mAh. Als de spanning verschilt, vergelijk dan ook wattuur.
De capaciteit die op een batterij staat vermeld, is normaal gesproken een nominale of nominale capaciteit, gemeten onder gespecificeerde testomstandigheden.
De daadwerkelijk bruikbare capaciteit kan lager zijn vanwege:
Ontlaadstroom
Afsnijdspanning
Temperatuur
Celveroudering
Interne weerstand
BMS-beschermingslimieten
Conversie van apparaatstroom
Vereiste levensduurreserve
Een eenvoudige conceptuele formule is:
Bruikbare capaciteit ≈ Nominaal vermogen × Toepasbare reductiefactor
De deratingfactor is geen universeel getal. Het moet worden vastgesteld volgens het celgegevensblad, de ontladingsomstandigheden en de toepassingsvereisten.
Een pakket van 2000 mAh levert bijvoorbeeld niet in elke toepassing precies 2000 mAh als:
De belasting is hoog;
Het apparaat stopt voordat de cel zijn minimale spanning bereikt;
De temperatuur is laag;
Het peloton is ouder geworden;
Het GBS ontkoppelt de belasting ter bescherming.
Het pakket moet daarom worden gespecificeerd met zowel:
Nominale capaciteit
Benodigde bruikbare capaciteit onder gedefinieerde omstandigheden
De basiscapaciteitsformule gaat ervan uit dat alle cellen overeenkomen.
Cellen die in hetzelfde pakket worden gebruikt, moeten compatibel zijn wat betreft:
Capaciteit
Spanning
Interne weerstand
Celmodel
Productie batch
Verouderende toestand
Laadstatus
Als cellen aanzienlijk verschillende kenmerken hebben, kan het zijn dat de zwakste cel zijn spanningslimiet eerder bereikt dan de andere. Dit kan de bruikbare capaciteit van het volledige pakket verminderen en de balanceringsvereisten verhogen.
Voor een diepere bespreking van celinconsistentie, zie Waarom lithium-ionbatterijpakketten inconsistent worden en wat u moet doen.
In een OEM-specificatie is het beter om het vereiste celmodel en de bijbehorende vereisten te definiëren in plaats van alleen de beoogde batterijcapaciteit te vermelden.
Een cel met een hogere capaciteit kan het aantal benodigde parallelle cellen verminderen, maar kan ook fysiek groter zijn of andere ontladingskarakteristieken hebben.
OEM-ingenieurs moeten het volgende evalueren:
Celafmetingen
Indeling van de verpakking
Beschikbare ruimte
Doelcapaciteit
Huidige vraag
Gewicht
Thermische omstandigheden
Beschikbaarheid van mobiele telefoons
Een cel van 3000 mAh kan bijvoorbeeld een kleinere parallelle telling toestaan dan een cel van 1500 mAh. Als de 3000 mAh-cel echter te groot is of niet aan de vereiste stroom kan voldoen, is dit mogelijk niet de beste keuze.
De capaciteitsberekening moet daarom worden gecombineerd met een mechanisch en elektrisch haalbaarheidsonderzoek.
Stel dat een OEM-apparaat het volgende vereist:
Nominale spanning: ongeveer 7,4 V
Doelcapaciteit: 4000 mAh
Nominale celspanning: 3,7 V
Celcapaciteit: 2000 mAh
Stap 1: Bereken het aantal series.
7,4 V ÷ 3,7 V = 2S
Stap 2: Bereken de parallelle telling.
4000mAh ÷ 2000mAh = 2P
Stap 3: Bereken het totale aantal cellen.
2S × 2P = 4 cellen
Stap 4: Bereken de nominale energie.
7,4 V × 4 Ah = 29,6 Wh
De voorlopige pakketspecificatie is:
2S2P, 7,4 V nominaal, 4000 mAh, ongeveer 29,6 Wh
Voordat deze configuratie wordt goedgekeurd, moeten de OEM en de batterijfabrikant het volgende verifiëren:
Of de cellen de benodigde stroom kunnen leveren;
Of de rugzak past in de beschikbare ruimte;
Of er een GBS met balancering nodig is;
Of de oplader compatibel is;
Of de connector en bedrading de belasting ondersteunen;
Of de doelcapaciteit wordt gemeten onder de vereiste testomstandigheden.
Een 2S1P-pakket gemaakt van twee 1000 mAh-cellen is geen 2000 mAh-pakket. Het is ongeveer 7,4 V en 1000 mAh.
Als het pakket meerdere parallelle paden gebruikt, moet de capaciteit worden vermenigvuldigd met het aantal parallelle cellen.
Een 2000 mAh-pakket bij 3,7 V en een 2000 mAh-pakket bij 7,4 V bevatten niet dezelfde hoeveelheid energie.
De nominale energie wordt normaal gesproken berekend op basis van de nominale spanning, en niet op basis van de maximale laadspanning.
De werkelijke bruikbare capaciteit is afhankelijk van stroom, temperatuur, uitschakelspanning, veroudering en beveiligingsinstellingen.
Cellen met verschillende capaciteiten, interne weerstand of verouderingsomstandigheden mogen niet terloops in hetzelfde pakket worden gecombineerd.
Capaciteitsberekening alleen bepaalt de looptijd niet. De looptijd is ook afhankelijk van het apparaatvermogen en de systeemefficiëntie.
Zie voor de afzonderlijke runtimeberekeningsmethode Hoe u de looptijd van een lithiumbatterij kunt berekenen.
Voordat u een offerte voor een batterijpakket aanvraagt, bevestigt u:
Doel nominale spanning
Minimale en maximale apparaatspanning
Doelcapaciteit in mAh of Ah
Benodigde bruikbare energie in Wh
Nominale celspanning
Nominale capaciteit van de cel
Vereist aantal series
Vereiste parallelle telling
Totaal aantal cellen
Continue stroom
Piekstroom
Bedrijfstemperatuur
Beschikbare batterijruimte
Oplaadmethode
GBS of beschermingseisen
Voorwaarden voor capaciteitstests
Verwachte looptijd
Prototype en productiehoeveelheid
Het capaciteitsgetal moet altijd gekoppeld zijn aan een gedefinieerde testconditie. Een offerte waarin alleen het '4000 mAh-batterijpakket' wordt vermeld, is onvolledig tenzij de leverancier ook de spanning, het celmodel, de configuratie en de meetomstandigheden vermeldt.
Vermenigvuldig de capaciteit van één cel met het aantal parallel geschakelde cellen. Vier cellen van 1000 mAh in een 2S2P-configuratie bieden bijvoorbeeld een capaciteit van ongeveer 2000 mAh.
Nee. Een serieschakeling verhoogt de spanning. De ampère-uurcapaciteit blijft normaal gesproken ongeveer gelijk aan de capaciteit van één parallelle groep.
Ja. Een parallelle aansluiting verhoogt de ampère-uurcapaciteit afhankelijk van het aantal parallelle cellen.
Als elke cel een vermogen van 3,7 V en 1000 mAh heeft, is een 2S2P-pakket ongeveer 7,4 V en 2000 mAh, met in totaal vier cellen.
Vermenigvuldig de nominale pakketspanning met de capaciteit in ampère-uren. Een pakket van 7,4 V, 2 Ah bevat ongeveer 14,8 Wh nominale energie.
Nee. Het 7,4 V, 2000 mAh-pakket bevat ongeveer tweemaal de nominale energie van het 3,7 V, 2000 mAh-pakket.
Het resultaat kan worden beïnvloed door ontlaadstroom, temperatuur, uitschakelspanning, celveroudering, interne weerstand, BMS-instellingen en meetomstandigheden.
Het totale celgetal is:
Totaal aantal cellen = serietelling x parallelle telling
De uiteindelijke telling moet ook voldoen aan de vereisten voor spanning, capaciteit, stroom, grootte, gewicht en bescherming.
Het berekenen van de capaciteit van een lithium-ionbatterijpakket begint met het begrijpen van het verschil tussen serie- en parallelle verbindingen.
De kernformules zijn:
Pack-spanning = celspanning x serietelling
Pack-capaciteit = celcapaciteit x parallelle telling
Totaal aantal cellen = serietelling x parallelle telling
Pack-energie = Pack-spanning × Pack-capaciteit in Ah
Als u bijvoorbeeld 3,7 V, 1000 mAh-cellen gebruikt:
1S1P = 3,7 V, 1000 mAh
2S1P = 7,4 V, 1000 mAh
1S2P = 3,7 V, 2000 mAh
2S2P = 7,4 V, 2000 mAh
Deze berekeningen vormen het startpunt voor het ontwerp van een batterijpakket. De uiteindelijke batterij moet nog worden gecontroleerd op de huidige vraag, celmatching, bruikbare capaciteit, GBS-vereisten, mechanische pasvorm, laadcompatibiliteit en productiehaalbaarheid.
