Leitfaden zur Auswahl von Ersatz-Akkupacks: So funktionieren Spannung, Kapazität, BMS und Steckverbinder wirklich zusammen

Nach Jahren im Geschäft mit Ersatz-Akkus ist uns etwas Interessantes aufgefallen.

Viele Kunden kommen mit einer detaillierten Stückliste zu uns: Spannung, Kapazität, Steckertyp, ja sogar Zellmodelle – alles scheint präzise festgelegt zu sein.
Doch wenn wir fragen, wARUM warum diese Parameter gewählt wurden, lautet die Antwort oft:

„Das war die Konfiguration des Original-Akkus.“

Die Übernahme des Original-Designs ist manchmal notwendig – doch sie sollte nicht automatisch erfolgen.

Was, wenn das OEM-Design Kompromisse enthielt?
Was, wenn bestimmte Komponenten nicht mehr verfügbar sind?
Was, wenn Ihre eigentliche Anwendung diese Konfiguration gar nicht mehr benötigt?

Eine echte Akkuauswahl ist keine Duplizierung.
Sie bedeutet, zu verstehen, wie jeder Parameter die anderen beeinflusst – und das gesamte System optimal abzustimmen.

In dieser Anleitung gehen wir die vier Kernkomponenten eines Ersatz-Akkupacks durch:

• Spannung

• Kapazität

• BMS

• Anschluss und Kommunikation

Sie existieren nicht unabhängig voneinander. Sobald Sie verstehen, welcher Parameter welchen steuert, hören Sie auf, ein „Akkulieferant“ zu sein, und agieren stattdessen als technischer Partner.

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1. Spannung geht vor – hier gibt es keine Verhandlungsspielräume

Klären wir das einmal deutlich:

Die Spannung ist der einzige Parameter bei Ersatz-Akkus, bei dem praktisch keinerlei Flexibilität besteht.

Motoren benötigen eine bestimmte Spannung, um die Nenndrehzahl zu erreichen.
Leiterplatten (PCBs) arbeiten innerhalb fester Spannungsbereiche.

Wenn Sie eine 24-V-Gerät mit 12 V versorgen, ist ein Schaden nahezu garantiert.
Wenn Sie ein 48-V-System mit 36 V betreiben, kann der Startvorgang vollständig fehlschlagen.

Wo häufig Verwirrung entsteht, ist die Unterscheidung zwischen:

• Nennspannung (3,6 V / 3,7 V für NMC, 3,2 V für LFP)

• Vollständig aufgeladene Spannung (4,2 V für NMC, 3,65 V für LFP)

Wenn das ursprüngliche Akkupack NMC-Chemie verwendet und Sie zu LFP wechseln, können Ladegerät und Gerät die niedrigere Vollladespannung als „Akku nicht vollständig geladen“ interpretieren.

Das ist kein Chemieproblem – es ist ein Systemkompatibilitätsproblem.

Professioneller Tipp

Wenn Kunden fragen, ob eine höhere Spannung mehr Leistung liefert, lautet unsere Antwort stets:

Ja, technisch gesehen – aber nur, wenn die Spezifikationen der MOSFETs, der Kondensatoren, die Grenzwerte des Ladegeräts sowie die Schutzschwellen überprüft wurden. Blind durchgeführte Spannungsaufrüstungen bergen häufig versteckte Zuverlässigkeitsrisiken.

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2. Kapazität: Größer ist nicht immer besser – besser abgestimmt ist besser

Kapazität lässt sich leicht verkaufen, weil sie sich direkt in die Laufzeit umrechnet.

Aus ingenieurtechnischer Sicht ist die Kapazität jedoch durch zwei Faktoren begrenzt:

Physischer Raum

Batteriefächer werden nicht größer.
Um die Kapazität zu erhöhen, können Sie entweder:

• Auf Zellen mit höherer Energiedichte umsteigen

• Die Bauform ändern

• Akzeptieren, dass sie einfach nicht hineinpasst

Hier gibt es keine Magie.

Entladefähigkeit (C-Rate)

Hier scheitern viele Austauschprojekte.

Parallel geschaltete Zellen erhöhen nicht nur die Kapazität – sie teilen sich auch den Strom.

Beispiel:

Originalkonstruktion:
2 × 2500-mAh-Zellen parallel geschaltet
Jede mit einer Nennstromstärke von 10 A → Gesamtdauerstrom = 20 A

Austauschversuch:
Einzelne 5000-mAh-Zelle
Nur 15 A Dauerstrom zugelassen

Gleiche Kapazität. Geringere Leistungsabgabe.

Das Ergebnis? Spannungseinbruch, thermische Belastung, instabile Betriebsbedingungen.

Professioneller Tipp

Statt zu fragen:

„Wie viel Kapazität wünschen Sie?“

Fragen wir:

• Was ist der normale Betriebsstrom?

• Spitzenstrom?

• Wie lange dauert die Hochlastphase?

Reale Lastprofile sind weitaus aussagekräftiger als die üblicherweise hervorgehobenen mAh-Zahlen.

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3. Steckverbinder: Die physikalische Passform ist einfach – die Kommunikation stellt die eigentliche Barriere dar

Bei Batterieschnittstellen gibt es zwei Ebenen:

Physikalische Schicht

Steckverbindertyp, Pin-Anordnung, Kabelaustrichtung.

Mit Mustern ist dies in der Regel unkompliziert.

Kommunikationsschicht (hier stocken Projekte oft)

Moderne Geräte – Staubsauger, Elektrowerkzeuge, Gartengeräte – enthalten häufig neben den Plus- und Minuspolen zusätzlich Datenleitungen.

Diese Leitungen übertragen Authentifizierungs- oder Statussignale.

Die Batterie sagt: Ich bin gesund. Ich bin autorisiert.
Das Gerät antwortet: In Ordnung – Sie dürfen betreiben.

Falls dieser Handshake fehlschlägt, kann die Batterie vollständig geladen sein und dennoch nicht nutzbar sein.

Allein Spannung und Kapazität lösen dieses Problem nicht.

Professioneller Tipp

Bevor wir ein Angebot abgeben, prüfen wir stets:

• Gibt es Kommunikationspins?

• SMBus? I2C? Proprietäres Ein-Draht-Protokoll?

• Hat unser Werk bereits ähnliche Plattformen decodiert?

Davon hängt ab, ob ein Projekt die Serienproduktion erreicht – oder bereits im Prototypstadium scheitert.

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4. BMS: Das Gehirn, das Sicherheit und Lebensdauer steuert

Die Auswahl des BMS ist stets eine Frage der Abwägung.

Ausgewogene Strategie

Bei kleinen Akkupacks mit guter Zellkonsistenz reicht häufig ein passives Balancing aus.

Bei hohen Serienschaltungen oder Anwendungen mit tiefer Entladung verbessert aktives Balancing die Lebensdauer deutlich, indem Zellabweichungen reduziert werden.

Intelligente Funktionen

Wenn Sie eine genaue Ladezustandsanzeige benötigen, ist Coulomb-Zählung erforderlich.

Wenn Sie den Nutzungsverlauf oder Diagnosedaten benötigen, benötigen Sie ein speicherfähiges BMS.

Schutzschwellen

Jeder Parameter bezieht sich auf reale Bedingungen:

• Überladungsspannung → Zelldatenblatt

• Überstrom → Motor-Stromaufnahme im Stillstand

• Temperaturgrenzwerte → Einsatzumgebung des Endnutzers

Es gibt kein universell „bestes“ BMS.

Nur das am besten geeignete BMS für Ihre Anwendung.

Professioneller Tipp

Wir empfehlen nicht das teuerste BMS.

Wir empfehlen das richtige.

Industrielle Ausrüstung priorisiert Robustheit.
Europäische Unterhaltungselektronik priorisiert Zertifizierung und Redundanz.

Unterschiedliche Märkte, unterschiedliche Strategien.

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Ein praktischer Entscheidungsablauf für den Austausch von Batterien

So gehen wir intern bei Projekten vor:

Schritt 1: Spannung festlegen

Gerätespannung bestätigen → Anzahl der Zellen in Serie ermitteln → Chemie wird sekundär.

Schritt 2: Verfügbaren Raum messen

Der Batterieraum bestimmt das Zellformat:
18650, 21700, Pouch oder prismatisch.

Schritt 3: Passen Sie Kapazität und Entladung an

Leistungsbedarf bewerten → Energiezellen oder Leistungszellen auswählen → Kapazität innerhalb der physikalischen Grenzen optimieren.

Schritt 4: Stecker und Protokoll analysieren

Anzahl der Leitungen zählen → Kommunikation identifizieren → Decodierfähigkeit bestätigen.

Schritt 5: BMS-Logik definieren

Schutzwerte festlegen → Balancing-Methode wählen → Firmware konfigurieren.

Erst danach wird die Stückliste (BOM) endgültig festgelegt.

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Fazit

Der größte Fehler bei Ersatzbatterieprojekten besteht darin, sich auf einzelne Spezifikationen statt auf das Gesamtsystem zu konzentrieren.

Die Spannung ist das Gerüst.
Die Kapazität ist der Muskel.
Steckverbinder sind die Nerven.
Das BMS ist das Gehirn.

Ignorieren Sie einen davon, und die Leistung leidet.

Wenn ein Kunde beim nächsten Mal fragt, ob ein Akku ausgetauscht werden kann, antworten Sie nicht sofort.

Gehen Sie gemeinsam diesen Rahmen durch.

Wenn Sie erklären können, wARUM warum eine Konfiguration funktioniert — nicht nur, dass sie es tut, was wechseln Sie von Lieferant zu Lösungspartner.

Und genau dort beginnen langfristige B2B-Beziehungen.

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Falls Sie derzeit ein Projekt zum Austausch eines Akkus bewerten, zögern Sie nicht, uns Zeichnungen oder Fotos zuzusenden.
Die richtigen Entscheidungen zu einem frühen Zeitpunkt können Monate an Entwicklungszeit sparen.