Mehrere Batterien parallel einbauen und laden?

[Klopskind]

kleiner einwurf vom laien ... das Problem des hohen ladestroms beim ausfall bzw. zellenschluss innerhalb einer reihe könnte man doch durch eine einzelne kleine sicherung (5a?) für jede reihe in den griff bekommen oder nicht? das beschränkt dann natürlich die nutzung auf geringe ströme sowohl beim laden als auch entladen (wären 100a bei 20 parallelen reihen, wenn sie denn alle gleichwertig im ladezustand sind...) aber sofern es nur um erhöhung der kapazität geht und keine hohe last dran hängt wäre das doch ein ansatz...?

[Woody]

Friedhelm,

eine Parallelschaltung von Akkus ist eine Parallelschaltung variabler Widerstände (der Widerstand eines Akkus ändert sich nach Ladezustand, Alter, ...) mit dem Ziel dass durch alle Widerstände die gleiche Menge Strom fliesst ohne die Widerstände beeinflussen zu können. Ich bin kein Elektriker - ob das gut geht?
Gruß,

Jörg

[Sunnyxxl]

Moin, EINE defekte Zelle in einer reihen- oder Parallelschaltung wird den Rest in den Tod ziehen..... und was soll der unsinn mit der 5A- Absicherung der Einzelzellen ..oder habe ich da was überlesen

Gruß Ulli
wieder ohne www......de

[coffeemuc]

Zitat von tritonnavi

Jetzt müssen wir mal genau unterscheiden:
meine letzte Frage hatte ich bewusst nur zu deiner Aussage zu parallel geschalteten Zellen gestellt und es ging in dem Fall darum, dass 19 stärkere gegen 1 schwächere Zelle arbeiten:

@coffeemuc:


In dem zitierten Fall sind also alle Zellen noch völlig intakt und in dem Fall (nochmal: Parallelschaltung von Zellen) arbeiten 19 stärkere nicht gegen eine schwächere.
(bei einem Zellenschluss´sieht das natürlich auch bei der Parallelschaltung anders aus, aber eine Zelle mit Zellenschluss ist nun mal schon defekt und nicht "schwächer". Eine schwächere Zelle hat gewöhnlich einen höheren Innenwiderstand und keinen erheblich niedrigeren.

Völlig anders ist das bei der Reihenschaltung von Zellen, denn da arbeiten die Zellen dann, bei unterschiedlich starken Zellen, tatsächlich gegeneinander und erhöhen auch gegeneinander das Risiko des Ausfalls.

Also nochmal deutlich: der erste Satz deiner zitierten Behauptung stimmt nicht.

Deine neue Aussage bezieht sich
1. auf den Fall, dass eine Zelle definitiv defekt (und nicht nur schwächer) ist und
2. auf eine Reihenschaltung

Und die Schlüsse, die du daraus ziehst, sind m.E. auch richtig.
Jede Abweichung einer Zelle in einer Reihenschaltung, im Extremfall ein Zellenschluss, führt dazu, dass die anderen Zellen in Mitleidenschaft gezogen werden können und daher deren Ausfallrisiko größer wird.

Wenn du mehrere Batterien von je 6 Zellen parallel schaltest, betrifft eine defekte oder schwache Zelle immer nur hauptsächlich die anderen 5 Zellen dieser Batterie. Auf die anderen Zellen der anderen Batterien wirkt sich das kaum aus.

danke dir. Ich bin durchgängig davon ausgegangen, dass es um ein 12V Bordnetz geht, wo ja immer 6 Zellen in Reihe geschaltet sind um auf die nötige Spannung zu kommen.
Ein zwei Volt (nicht 12V) Bordnetz hat aus meiner Sicht keinen praktischen Nutzen, jedenfalls nicht in dem Zusammenhang hier.

[tritonnavi]

@klopskind:

kleiner einwurf vom laien ... das Problem des hohen ladestroms beim ausfall
bzw. zellenschluss innerhalb einer reihe könnte man doch durch eine einzelne
kleine sicherung (5a?) für jede reihe in den griff bekommen oder nicht? das
beschränkt dann natürlich die nutzung auf geringe ströme sowohl beim laden als
auch entladen (wären 100a bei 20 parallelen reihen, wenn sie denn alle
gleichwertig im ladezustand sind...) aber sofern es nur um erhöhung der
kapazität geht und keine hohe last dran hängt wäre das doch ein ansatz...?

Was hättest du davon, wenn du jede Reihe von Einzelzellen (=Batterie) die wiederum parallel geschaltet sind, mit einer Sicherung ausstattest?
Eine Strombegrenzung wäre dann zwar vorhanden, aber ob die Sicherung dann, bei einem Zellenschluss z.B. einer Zelle innerhalb von 6 in Reihe geschalteten Zellen einer 12V-Batterie auslösen würde, ist überhaupt nicht sicher gestellt.
Ein Überladen der restlichen 5 Zellen, da die dann tatsächlich geschädigt werden, wird dadurch auch nicht verhindert.

@Sunnyxxl:

Moin, EINE defekte Zelle in einer reihen- oder Parallelschaltung wird den Rest
in den Tod ziehen.....

In der Reihenschaltung durch das Überladen der restlichen Zellen ja (beim Zellenschluss), beim Entladen i.d.R. nein.
Bei Parallelschaltung von Einzelzellen ja, bei Parallelschaltung von Batterien muss man da schon etwas differenzieren.

@Woody:

eine Parallelschaltung von Akkus ist eine Parallelschaltung variabler
Widerstände (der Widerstand eines Akkus ändert sich nach Ladezustand, Alter,
...) mit dem Ziel dass durch alle Widerstände die gleiche Menge Strom fliesst
ohne die Widerstände beeinflussen zu können. Ich bin kein Elektriker - ob das
gut geht?

Das Ziel, welches du genannt hast, muss man bei der Parallelschaltung von Akkus ja nicht unbedingt haben.
Man kann durchaus und ohne Probleme Akkus mit unterschiedlicher Kapazität und unterschiedlichem Innenwiderstand parallel schalten, genau so, wie man es bei Widerständen kann. Es fließen dann lediglich unterschiedliche, dem Zustand der Batterie (Widerstand) angepasste Ströme.

Solange, z.B. im Fall einer 12V-Blei-Batterie, keine Zelle einen Zellenschluss hat, der ja quasi bedeutet, dass die Batterie dann nur noch aus 5 Zellen besteht, ist das alles unkritisch.

Erst wenn eine der parallel geschalteten Batterien einen Zellenschluss hat, kann die für eine nahezu dauernde Entladung der restlichen Batterien sorgen und das ist auf Dauer auch für die anderen Batterien nicht so wirklich gut. Kurzfristig spielt das aber nur eine geringe Rolle.

Viel schlimmer ist es, wenn eine Zelle (analog zum Widerstand) in einer Batterie von den anderen abweicht. Das wirkt sich bei fester Ladesschlussspannung der Batterie (z.B. 14,4V) immer in der Weise aus, dass es unterschiedliche Ladeschlussspannungen pro Zelle gibt, bzw die Ladeschlussspannung von 2,4V pro Zelle deutlich überschritten werden kann und das ist nahezu immer tödlich.

Von daher kann die sporadische Einzelkontrolle von ansonsten parallel geschalteten Batterien auch ganz bestimmt nicht schaden und bei längerem Nichtgebrauch sollte man die voneinander trennen.

[Woody]

Zitat von tritonnavi

Das Ziel, welches du genannt hast, muss man bei der Parallelschaltung von Akkus ja nicht unbedingt haben.
Man kann durchaus und ohne Probleme Akkus mit unterschiedlicher Kapazität und unterschiedlichem Innenwiderstand parallel schalten, genau so, wie man es bei Widerständen kann. Es fließen dann lediglich unterschiedliche, dem Zustand der Batterie (Widerstand) angepasste Ströme.

Ich denke schon, dass das ein generelles Ziel ist:
Wenn die Akkus, z.B. wegen unterschiedlichen Alters, unterschiedliche Zustände haben sind die Widerstände unterschiedlich - 8% werden als akzeptable Fertigungstoleranz betrachtet. Damit fliesst durch die Batterie mit dem kleineren Widerstand mehr Strom:
Er wird tiefer entladen, da er bei gleicher Spannung mehr Leistung abgibt.
Er wird höher geladen. Wenn die Ausgleichszeit lang genug ist wird auch der Akku mit höherem Widerstand ganz geladen. Allerdings wird dabei der Akku mit niedrigerem Widerstand in gewissem Maße überladen.

Im Resultat wird der Akku mit niedrigerem Widerstand ein wenig stärker belastet. Damit wird dieser Akku schneller altern als seine Kumpels, bis er aufgrund der Alterung einen höheren Widerstand hat als die anderen. So spielen die Akkus "Pingpong", die Alterung verläuft i.d.R. schneller als bei einem einzelnen Akku. Je mehr Zellen parallel geschaltet sind, um so größer die Wahrscheinlichkeit, dass einige davon mit den Widerstandswerten relativ weit auseinanderliegen und das Spiel entsprechend schneller verläuft.
Gruß,

Jörg

[tritonnavi]

Jörg, das sehe ich etwas anders.

Damit fliesst durch die Batterie mit dem kleineren Widerstand mehr Strom:
Er wird tiefer entladen, da er bei gleicher Spannung mehr Leistung abgibt.

Vorweg eine generelle Anmerkung:
nehmen wir mal 2 nahezu identische Batterien, die nur einen unterschiedlichen Ausgangsladezustand haben:
Die Batterie, die bei gleicher Spannung mehr Strom abgibt ist immer voller, als die Batterie die weniger Strom abgibt und nicht umgekehrt.
Wenn eine Batterie mehr Strom abgibt, als eine andere heißt das bei weitem nicht, dass die auch schneller entladen ist, denn da spielt nun auch die unterschiedliche Kapazität eine Rolle.


Beide Batterien haben bei Parallelschaltung nahezu immer die gleiche Spannung (Spannungsabfälle in den kabeln usw. lasse ich jetzt mal bewusst außen vor) und wenn die gleiche Spannung bei ca der Kapazität angepasstem Strom vorhanden ist, ist auch ca der gleiche Ladezustand vorhanden.
Die Batterie die bei gleicher Spannung mehr Strom (im Produkt dann Leistung) abgibt, ist ja i.d.R. auch die leistungsfähigere Batterie, die dann auch mehr an real entnehmbarer Kapazität besitzt.

Extremeres Beispiel unterschiedlicher Batterien:
Eine vollgeladene, völlig intakte 12Ah-Batterie ist mit einer ebenso voll geladenen und intakten 60Ah-Batterie gleicher Bauart parallel geschaltet.
Der Innenwiderstand der 12Ah-Batterie ist deutlich höher, als der der 60Ah-Batterie (nahezu umgekehrt proportional ist da bestimmt eine gute Annäherung)
Beim Laden und Entladen wird die 12Ah-Batterie daher nur mit ca 1/5 des Stroms beaufschlagt, mit dem die 60Ah-Batterie beaufschlagt wird.
Da die Spannung beider Batterien immer nahezu gleich ist, wird sich daher auch deren relativer Ladezustand kaum unterscheiden und somit wird keine der Batterien im Betrieb (relativ) mehr in Anspruch genommen, als die andere.
Anstatt der intakten 12Ah kann man im Prinzip durchaus auch eine entsprechend "abgenudelte" 60Ah-Batterie nehmen. Auch die hat erheblich weniger Kapazität und einen erheblich höheren Innenwiderstand, als eine intakte 60Ah-Batterie.

Damit fliesst durch die Batterie mit dem kleineren Widerstand mehr Strom:
Er wird höher geladen. Wenn die Ausgleichszeit lang genug ist wird auch der Akku
mit höherem Widerstand ganz geladen. Allerdings wird dabei der Akku mit
niedrigerem Widerstand in gewissem Maße überladen.

Auch m.E. nicht ganz richtig:
Die Batterie, bei der bei Ladeschlussspannung (Ausgleichsspannung von z.B. 14,4V) der höhere Strom fließt ist normalerweise noch weniger voll geladen, als die Batterie, bei der bei der gleichen Spannung weniger Strom fließt.
Wenn die Ausgleichszeit zu lang wäre, dann würde zuerst die Batterie überladen werden, die zuerst, aufgrund des bereits ja schon geringeren Ladestroms, voll geladen war.
Abschaltbedingung der Ausgleichsladung einiger Ladegeräte ist ja (m.E. völlig zu recht) die Unterschreitung eines bestimmten Ladestroms.

Zum Thema zu lange Ausgleichszeit:
Exide billigt seinen Batterien Ausgleichladungszeiten mit 2,4V/Zelle von bis zu 48Stunden zu. Da muss man sich bei realen Batterieladegeräten wegen zu langer Ausgleichszeit wohl meistens keine Sorgen machen.

Als Resultat dessen, dass unterschiedliche Akkus mit differierenden Innenwiderständen andersherum auch nahe zu immer entsprechend umgekehrt proportional differierende Kapazitäten haben, würde ich sagen:
Bei der Parallelladung ist eigentlich alles gut. Einzige Ausnahme: Zellenschluss in einer Batterie.
Da kann es für die anderen, intakten Batterien nach längerer Zeit zu Problemen kommen.

In jedem Fall hat der Parallelbetrieb unterschiedlicher Batterien nicht annähernd die schädliche Auswirkung, die unterschiedliche Batterien in Reihenschaltung haben.

Gruß
Friedhelm

[Klopskind]

Zitat von tritonnavi

@klopskind:
Was hättest du davon, wenn du jede Reihe von Einzelzellen (=Batterie) die wiederum parallel geschaltet sind, mit einer Sicherung ausstattest?
Eine Strombegrenzung wäre dann zwar vorhanden, aber ob die Sicherung dann, bei einem Zellenschluss z.B. einer Zelle innerhalb von 6 in Reihe geschalteten Zellen einer 12V-Batterie auslösen würde, ist überhaupt nicht sicher gestellt.
Ein Überladen der restlichen 5 Zellen, da die dann tatsächlich geschädigt werden, wird dadurch auch nicht verhindert.

na wenn die sicherung auslöst, würde ein überladen doch schon verhindert. was nun gegeben sein muss, damit das auch sichergestellt passiert ...da fehlt mir einfach das nötige wissen. wie gesagt, war ein denkanstoss. was ich mir mit meinem halbwissen noch zusammenreimen kann ist eben: wenn in einer parallelschaltung mehrerer batterien (die jetzt mal im beispiel gerade weder ge- noch entladen werden) eine einen zellenschluss und somit ~10v hat, werden alle anderen batterien dagegen arbeiten und die übrigen zellen der defekten batterie überladen bis sich bei allen batterien ein gleiches spannungsniveau herstellt. ob nun die ströme, die da fliessen genügend sind um eine sicherung sinnvoller grösse plazieren zu können ...keinen schimmer
wenn nicht sinnvoll, verwerft das doch einfach

[tritonnavi]

@Klopskind:

wenn in einer parallelschaltung mehrerer batterien (die jetzt mal im
beispiel gerade weder ge- noch entladen werden) eine einen zellenschluss und
somit ~10v hat, werden alle anderen batterien dagegen arbeiten und die übrigen
zellen der defekten batterie überladen bis sich bei allen batterien ein gleiches
spannungsniveau herstellt.

Das sehe ich im Prinzip genau so, deswegen schrieb ich ja auch:

bei Parallelschaltung von Batterien muss man da schon etwas
differenzieren.

--Je größer die Anzahl an Zellen pro Batterie ist, desto weniger Möglichkeit eines Schadens bedeutet das für die restlichen, intakten Batterien.
--Je mehr Batterien insgesamt vorhanden sind, desto geringer ist die Möglichkeit eines Schadens in den intakten Batterien.
--Je länger der Ladezeitanteil beim Betrieb ist (Erhaltungsladung), desto weniger werden die noch intakten Batterien geschädigt, desto schneller ist die defekte Batterie völlig im Eimer.

Eine voll geladene 12V-Batterie hat beispielsweise 12,7V, dann hätte die gleiche Batterie mit einem Zellenschluss 10,6V, so dass sich diese Differenz ausgleichen muss.
Somit wird die 5-zellige-Batterie geladen und die 6-zellige Batterie entladen. Beim Laden einer ohnehin schon vollen Batterie steigt die Spannung leichter, als dass sie beim Entladen sinken würde und somit wird die resultierende Spannung sich wahrscheinlich erst mal, wenn man sie denn lässt, bei über 12V einpendeln.(so einen Fall hatte ich schon mal).
Voraussetzung: die beiden Batterien waren ansonsten gleich.

In so einem Fall stellt der Eigner meistens fest, dass die Batteriespannung (er kann ja nur die resultierende Spannung messen)relativ niedrig ist und lädt nach.
Das Ladegerät lädt dann bis 14,4V hoch, wobei die 5-zellige Batterie mit fast 2,9V/Zelle die gesamte Absorptionszeit hoffnungslos überladen wird und definitiv geschädigt wird (inkl. deutlicher Gasbildung)

Danach schaltet das Ladegerät, das nahe zu immer auch eine zeitliche Begrenzung der Absorptionszeit hat, nach ein paar Stunden auf permanente Erhaltungsladung von z.B. 13,7V.
Auch mit dieser Erhaltungsladung wird die 5-zellige Batterie noch deutlich überladen und weiterhin geschädigt.
Das Ladegerät "merkt" normalerweise bei Parallelschaltung nicht, dass eine Batterie defekt ist. Ein Batteriemonitor würde auch keinen Alarm geben.

Für die intakten Batterien ist die gesamte Phase der Ladung und Erhaltungsladung völlig normal. Sie werden absolut nicht geschädigt.
Diese Phase kann u.U. lange dauern, wenn ein Boot z.B. permanent am Steg mit Netzstrom versorgt wird.

Spätestens nach ein paar Tagen ist die 5-zellige Batterie dann nahezu tot und spielt daher in der eigentlich schädlichen Phase, wo nicht geladen oder entladen wird, eine immer geringere Rolle für die intakten Batterien.

So kann es sein, dass niemand diese völlig defekte Batterie überhaupt bemerkt. Nur ein Kapazitätstest des gesamten Packs würde eine deutliche Verminderung der real entnehmbaren Kapazität ergeben.
Am Batteriemonitor stellt man dann irgendwann bei teilentladenem Pack fest, dass der angebliche Ladezustand (gezählte Amperestunden) des Packs nicht mit der Spannung übereinstimmen kann.

@Klopskind:

ob nun die ströme, die da fliessen genügend sind um eine sicherung sinnvoller
grösse plazieren zu können ...keinen schimmer

Bei ganz plötzlich eintretendem Zellenschluss mag da eine Sicherung irgendwie auslösen, nur kann man das vorher nicht genau bestimmen. Wenn ich zu schwach absichere, wird es eventuell Schwierigkeiten beim Einschalten stärkerer Verbraucher (oder sogar beim Laden) geben. Wenn ich zu stark absichere, löst die Sicherung bei Zellenschluss nicht aus.
Das wird schwierig.

Ich schätze mal, dass man um die sporadische Überprüfung eines Akku-Packs nicht herum kommt, wenn man einen sicheren Betrieb gewährleisten will.
Bei Reihenschaltung von Batterien ist das relativ einfach, da man die zum Überprüfen nicht unbedingt trennen muss.
Batterien in Parallelschaltung kann aber kaum ernsthaft überprüfen, solange die nicht abgeklemmt sind.