Richtige Paralellverschaltung von Bleibatterien mit Absicherung

  • Damit meine grünen Gehirnzellen wieder Ordnung finden:


    Ich möchte mir 12v PB Blei Batterien Paralell schalten und möchte hier meinen Gedankengang schildern ob ich richtig lieg:


    Hab ne 12V PB Blei Deep Cycle Batterie mit 100Ah und möchte die selbe Batterie nochmals und später nochmals parallel erweitern um so meine Kapazität gut zu erhöhen.


    Blei Batterien sollte man nur auf 50% Kapazität entladen bzw max. 11,5 Volt, wenn gleich nachgeladen wird.


    Alle Batterien in Parallel müssen den selben Ladestand haben und die Paralell Batterien müssen extra abgesichert werden wegen evtl. Zellschlüsse und dadurch richtig richtig Ampere, da die gesunden Akkus versuchen viele Ampere in die kaputte Batterie zu pumpen was etwas Gefährlich sein kann und wird.


    Und darauf habe ich keinen Bock :D


    Zb 200 Ah 12v (2x 100 Ah) und jede Batterie paralell an eine Busbar mit Absicherung:


    Sprich jede Paralellbatterie bekommt eine eigene + Absicherung mit 50A an der Busbar und jeweils ein 25mm2 Kabel - wenn an der Entnahme + Leitung 100 A genommen werden. Die Haupt 25mm2 Leitung bekommt eine 120A Sicherung.


    (50A Sicherung pro Batterie weil sich der Strom ja durch zwei Batterien halbiert - 100A ziehen, 2x50A aus der Batterie)


    Kommt eine Dritte Batterie dazu hast 300 Ah aber dann braucht jede von den drei Batterien jetzt jeweils eine 35A Absicherung, wären also 105A gesamt.


    Lieg ich richtig?


    Laden an den beiden ersten Batteriepolen und Entnahme an der letzten Batterie (Widerstand).


    Sollte ein Batteriepack dessen Zellen kaputt gehen fällt ja die Spannung zusammen und die anderen Batterien versuchen viele A in die kaputte Batterie zu laden und dann würde ja bei zwei Parallel Batterien die 50A Sicherung fliegen und die defekte Batterie von Stromnetz trennen, und bei drei Batterien würde die 35A Sicherung fliegen wenn eine Batterie einen Zellenschluss erleidet.


    Stimmts? :D


    Hab da was im Kopf wo ich viel Kapazität auf 12v brauche.


    Beim Batterie laden würde sich dann die Stromspannung des Ladegerätes dann auf zwei Parallel Batterien halbieren und bei drei bekommt jede Batterie 1/3 der Ladung.


    Richtig?


    Danke. Wird quasi ne Notstromgeschichte.

    Erstmal mit PB anfangen und nutzen und dann viel später auf LiFePo4 mit BMS umstellen.


    Hihi


    Gruß

  • Bleibatterien sind recht robust was Überladung und Tiefentladung angeht. Große Batterien sind z.T. Auch nur Parallelschaltung mehrere Zellen. Technisch ist hier vieles identisch mit Elektrolytkondensatoren.

    Achte auf den Wasserstoff bei Überladung.


    Eine Parallelschalung ist sehr unproblematisch. Problematischer ist eine Reihenschaltung, da es hier in einem niedrigen Ladezustand des Stacks zu einer Spannungsumkehr bei einzelnen Zellen führen kann.


    D.h. die erste wichtige Regel bei Parallelschaltung von Zellen: immer die selbe Zellchemie verwenden. Da jeder Hersteller eigene Anpassungen macht, um Kennlinien und das Verhalten anzupassen, solltest Du davon absehen, verschiedene Batterien zu verwenden - Ladungsausgleiche bzw. Unterschiedliche Verteilung der Stromstärke bei verschiedenen SOCs wären die Folge. Und in dieser Folge auch eine unterschiedliche Belastung und Alterung.


    Wenn Du Regel Nummer 1 beachtest, hast Du schonmal immer (bei jedem SOC) das gleiche Verhältnis der Lastverteilung und keine Ausgleichsvorgänge. Sie haben damit automatisch in jedem Zustand den selben SOC.


    Wenn Du dann noch eine Gleichverteilung der Belastung über alle Batterien haben möchtest, dann musst Du noch zwei weitere Dinge beachten: a) der Innenwiderstand muss identisch sein, was zusammen mit der ersten Regel gleichbedeutend mit „gleiche Batterie, gleiche Charge“ ist. b) die Batterien sollten das gleiche Alter haben.


    Grundsätzlich genügt eine Sicherung über die Parallelschaltung aller paralleler Batterien. Innere Kurzschlüsse musst Du nicht berücksichtigen. Der Stromkreis muss sich ja irgendwo schließen (außen über die Sicherung) und kann dort unterbrochen werden. Kurzschlüsse innerhalb der Batterien kann es theoretisch über einzelne Zellen geben (nach Tiefentladung). Aber das müsste dann über alle in Reihe geschalteten Zellen aller beteiligter Batterien passieren - kann nach Wahrscheinlichkeitsrechnung ausgeschlossen werden.


    Beim Laden und Entladen spielt es keine Rolle, ob „vorne“ oder „hinten“. Wenn Du Regel Nummer 1 verstanden hast, dann weißt, Du, dass sich die Ladungen immer ausgleichen. Denke einfach an die Kondensatoren. Und wie bei den ElKos: Der Innenwiderstand ist umgekehrt proportional zur Anzahl der Zellen.

  • Hoom


    Vielen Dank für deine ausführliche Notiz.


    Ja die Regel Nr. 1 war mir schon bewusst, niemals unterschiedliche Batterien paralellisieren.


    Aber die zusätzliche Absicherung jeder Batterie an einer gemeinsamen Paralell Busbar schadet nicht und hoffe dass meine Sicherungswerte soweit passen - Safety First - 100A Entnahme Max. Bei zwei Paralellbatterien jeweils ne 50A Sicherung in die Plusleitung und bei drei 35A...


    Diese ist dann zusätzlich mit einer 120A in der Hauptleitung abgesichert :thumbup:


    Denke aber auch dass PB ziemlich ausgereift ist...

  • Mit den Sicherungen schützt Du die Leitungen bzw. die übrige Elektromechanik. Entsprechend sollten sie dimensioniert sein. D.h. mit einer Erhöhung der Batterienanzahl ändert sich nichts an der Auslegungsgrundlage der Sicherungen. Wichtig wäre auf jeden Fall eine Selektivität in der Auslösecharakteristik, sonst hast Du nichts davon.


    Vorschlag: 100A träge für jede Batterie, 100A flink für den gesamten Stack.

  • Vorschlag: 100A träge für jede Batterie, 100A flink für den gesamten Stack.

    Das hört sich doch mal vernünftig an :thumbup:


    Träge und Flink - da war ja was ;)


    Danke.

  • Vergiss nicht, für 50 Pfennig alten Draht bereitzuhalten. Falls man mal was überbrücken muss. ;)

    "Das Alte oder das Moderne zu schätzen ist leicht, aber das Obsolete schätzen zu wissen ist der Triumph des echten Geschmacks." (Nicholás Gómez Dávila)

  • Vergiss nicht, für 50 Pfennig alten Draht bereitzuhalten. Falls man mal was überbrücken muss. ;)

    Könnte einem "Dieselmotor" zum Starten verhelfen. Ohne Luft-Kompressor kein Dieselstart :D

  • Bleibatterien sind recht robust was Überladung und Tiefentladung angeht. Große Batterien sind z.T. Auch nur Parallelschaltung mehrere Zellen. Technisch ist hier vieles identisch mit Elektrolytkondensatoren.

    Sicher?

    Autobatterien zb. sind recht empfindlich bei Tiefentladung.

    Ich hatte schon eine... einmal Tiefentladen und Schrott.

    Und wenn du überlädst Gasen sie aus und Nachfüllen wie früher geht nicht mehr, ergo = Schrott.


    Beim Laden und Entladen spielt es keine Rolle, ob „vorne“ oder „hinten“. Wenn Du Regel Nummer 1 verstanden hast, dann weißt, Du, dass sich die Ladungen immer ausgleichen. Denke einfach an die Kondensatoren. Und wie bei den ElKos: Der Innenwiderstand ist umgekehrt proportional zur Anzahl der Zellen.

    Ich behaupte mal das, das so nicht ganz richtig oder gar falsch ist (hier streiten sich wohl die Geister).

    Wenn du zb. Plus/Minus beide an einer Batterie anschließt wird immer diese eine Batterie mehr belastet/geladen auch wenn sie sich Gegenseitig ausgleichen.

    Auf vielen Seiten im Photovoltaik Bereich wird auch dazu geraten: Plus an die erste Batterie und Minus an die zweite oder dritte usw...

    Für mich klingt eine Diagonalverschaltung plausibel und ich würde das auch so machen.

    Hier ein Interessantes Video dazu:


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  • Speedy

    Ob Diagonal- oder Egal- oder Mittelabgriff eine Rolle spielt, das hängt davon ab, welche Ströme (Stromstärke, Frequenz, Dauer, etc.) er treibt und wie das Verhältnis der Leitungen und Innenwiderstände dazu ist (Ersatzschaltbild). Darius schreibt, dass er eine Notstromapplikation damit betreiben möchte. Die Batterien haben dabei 99% ihrer Zeit den Ziel-SOC, d.h. er braucht darüber nicht nachdenken und kann für sich einfach den pragmatischsten Ansatz wählen. Aber Du hast recht, wenn man den Stack excessiv belastet (z.B. PV, Autobatterie, etc.) dann muss man sich mehr Gedanken zur Anordnung machen.


    Bzgl. Tiefentladung und Überladung: das robust bezieht sich darauf, dass nichts direkt anfängt zu brennen bzw. eine besondere Gefährdung entsteht wie bei LiIonen-Batterien. Durch Überladung und Insbesondere durch Tiefentladung schädigt man jede Batterie.

    Bei der Tiefentladung gibt es dabei mehrere Risiken. Wenn das gesamte Aktivmaterial entladen/abgebaut ist, dann ist das nächste Material in der Spannungsreihe dran. Meist sind das die Ableiter (Cu, Al) der Elektroden, die sich dann entweder im Elektrolyten lösen und ihn leitend machen und/oder undefiniert am Gegenpol ablagern (Dendriten). Der Vorgang ist definitiv irreversibel und führt zu erhöhter Selbstentladung und zu einem erhöhten Innenwiderstand. Noch kritischer wird das Ganze dadurch, dass die Batterien meist aus einer Reihenschaltung mehrerer Zellen bestehen, die unterschiedliche Kapazitäten haben. Dann kommt es zur Spannungsumkehr bei den schwächsten Zellen. Bei der Überladung wird, wenn alles Aktivmaterial die Pole gewechselt hat, der Elektrolyt zersetzt sich. Bei Bleibatterien und NiMh ist es hauptsächlich Wasser, was zu H2 und O zersetzt wird und entweder abgast (deswegen haben alle Bleibatterien eine entsprechende Öffnung) oder unter Druck rekombinieren (exotherme Reaktion - es wird warm), was in Unseren Haushalts-NiMH Zellen meist passiert.


    Bei LiIonen Batterien sind beide Vorgänge gefährlich, daher treibt man dort großen Aufwand, jede Zelle (bzw. Parallelschaltungen von Zellen) zu Überwachen. Bei Blei- und NiMH Zellen wird dieser Aufwand nicht getrieben, weil es unkritischer ist. Es gibt sicher auch Ausnahmen, aber da sind dann ganz spezielle Ansprüche zu erfüllen.


    Edit: Ich hatte lange Zeit beruflich mit der Entwicklung von Batterien verbracht (LiIonen Traktionsbatterien für Elektrofhrzeuge) und habe einige Erfahrungen mit dieser Technik.

  • Mich freut die positive Diskussion hier, ja.


    Meine Batterien werden wohl von 100% - 50% (oder etwas weniger belastet), daher die u. A. Einzelabsicherung der jeweiligen Paralellbatterie.

    Wenn du zb. Plus/Minus beide an einer Batterie anschließt wird immer diese eine Batterie mehr belastet/geladen auch wenn sie sich Gegenseitig ausgleichen.

    :thumbup:


    Die Notstromgeschichte wird sich wohl auf eine Solaranwendung mit MPPT hinauslaufen :rolleyes:


    Slow Progress:


    Der blaue DC Breaker ist der Last-Hauptschalter der Panels. Kommen noch Schmelzsicherungen extra hinzu.


    Und ja das meiste sind AC Automaten - man kann die aber auch im DC Mode betreiben wenn man unter 125V DC bleibt.


    Da ich eh nur auf 44V gehe mit gut Ampere, alles gut. Ampere sind Ampere :D


    Wo ich absolut Krank bin:


    Ich verzichte auf diese Paralellverbinder-MC4s und sonstiges Steckersystem wo man die gewünschten Volt und Ampere sich direkt im Strang baut - Kein Bock drauf - Hier wird alles im Schaltkasten passieren und jedes Panel bekommt seine eigene Anschlussleitung. Nachteil - mehr Verkabelung - Vorteil - alles zentral - und man kann sich seine Serien-Paralellverschaltung im Sicherungskasten bauen falls man einen anderen WR betreiben will...

  • Hoom

    Also gut man hätte es dazu schreiben können das es nur die Sicherheit betrifft, so hinterlässt die Sache mit der Überladung/Tiefentladung evt. einen falschen Eindruck :) .

    Und was die Sache mit der Verschaltung betrifft...

    Warum sollte ich 0815 alla Wikipedia verkabeln wenn wenn es besser und richtiger geht, vorallem wenn es kein Mehraufwand ist?

    Ganz gleich ob Notstrom oder nicht, wer weiß was man irgentwann mal damit macht.

    Man sieht ja am letzen Beitrag von Darius wo die Reise hingeht :D .

  • Hab ja schon etwas per PN geschrieben gehabt. Ich würde an deiner Stelle aber schauen, dass ich die Spannung anhebe. Bei 12V hast du Verluste ohne Ende. Besser 24V oder 48V. Da gibt es auch Regler/ Wechselrichter in einem fix und fertig. So einen habe ich bei einem Kumpel auf dem Pferdehof installiert. 4x 100Ah AGM + nun 4kWp Solar.

  • Ich würde bei 100A mindestens 16mm2 nehmen, besser mehr. Deine blauen (bitte nur für N benutzen!!!) Leitungen sehen mir eher nach 10mm2 aus.

    Keine Angst, das ist nicht der Batterie-Teil.


    Das ist der Solar-Panel-Teil. Maximal 44V und 18,9A und mit weiterem Upgrade kommen ca. 24A an Peak.


    Und alle Litzen sind PV1 Solarkabeln :saint:

    Ich finde das Thema richtig spannend und würde gerne weiter diskutieren.

    Ist erst mal ein Proof of Concept. Bin selber gespannt ;)

    Bei 12V hast du Verluste ohne Ende. Besser 24V oder 48V.

    Ja da hast du Recht. Ist erst mal eine Spielewiese und es war nicht zu teuer.


    Bei 24v Inverter hast auch halbe Last als bei 12v.

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