Wie man Batterien parallel schaltet – ohne die Batteriebank zu überhitzen

Das Parallelschalten von Batterien sieht nach der einfachsten Aufgabe in der Schiffselektrik aus: Plus an Plus, Minus an Minus, fertig. Doch genau deswegen werden wir am häufigsten gerufen – oft ein Jahr später –, weil eine Batterie in einem Viererblock still und leise den Großteil der Arbeit erledigt hat, dreimal so schnell gealtert ist wie die anderen und den gesamten Block mitgerissen hat. Wir bauen und warten wöchentlich Bordbatterien in unserer Werkstatt in Trang, und der Unterschied zwischen einem langlebigen und einem frühzeitig ausfallenden Block liegt fast nie an den Batterien selbst, sondern an der Verkabelung.

So macht man es richtig.

Parallelschaltung vs. Reihenschaltung – dreißig Sekunden Theorie

• Parallel Durch die Parallelschaltung von Pluspol und Minuspol bleibt die Spannung gleich, die Kapazität wird jedoch erhöht. Zwei parallelgeschaltete 12-V-Batterien mit 115 Ah ergeben 12 V und 230 Ah.
• Serie (Pluspol der einen Batterie an Minuspol der anderen) addiert die Spannung und erhält die Kapazität. Zwei in Reihe geschaltete 12-V-Batterien mit 115 Ah ergeben 24 V und 115 Ah.

Die meisten Fahrtenboote in unseren Gewässern sind mit 12-V-Bordnetzen ausgestattet, daher bedeutet der Ausbau der Bordnetze, dass diese parallel betrieben werden müssen. Im Folgenden geht es darum, dies sicher zu tun.

Der Fehler, den fast jeder macht

Die intuitivste Methode, eine Batteriebank zu verkabeln, besteht darin, die Batterien miteinander zu verbinden und dann sowohl den Plus- als auch den Minuspol zum Boot zu führen. von derselben Batterie an einem Ende der Reihe. Es sieht ordentlich aus. Es ist falsch.

Jedes Verbindungskabel und jede Klemme weist einen geringen Widerstand auf. Schließt man beide Zuleitungen an einem Ende an, so erfährt die nächstgelegene Batterie den geringsten Gesamtwiderstand und liefert und nimmt daher den größten Strom auf. Die Batterie am anderen Ende arbeitet ungenutzt. Die stark beanspruchte Batterie durchläuft tiefere Ladezyklen, wird wärmer und altert schneller; mit abnehmender Leistungsfähigkeit verschärft sich das Ungleichgewicht. Der Batteriespeicher fällt an einem Ende aus und reißt die intakten Batterien mit in den Abgrund.

Die bekannteste Abhandlung dazu ist der im Labor getestete Artikel von SmartGauge Electronics (Chris Gibson) über die Verbindung von Batterien, in dem vier Verdrahtungslayouts verglichen wurden – üblicherweise einfach als „Batterieverdrahtung“ bezeichnet. Methoden 1 bis 4 in den Foren:

• Methode 1 — Beide Starts erfolgen vom selben Ende. Schlimmster Fall: grob ungleiche Stromverteilung.
• Methode 2 — diagonalen StartDie positive Zuleitung kommt von der ersten Batterie, die negative von der letzten. Dadurch hat jede Batterie nun annähernd den gleichen Gesamtwiderstand in den Kabeln, und die Stromverteilung verbessert sich deutlich. Das kostet Sie nur einen kurzen Moment der Überlegung.
• Methoden 3 und 4 — jede Batterie bekommt ihre eigene gleichlang Zwei Kabel an einen gemeinsamen Pfosten oder eine Sammelschiene. Nahezu perfekte Aufteilung; so bauen wir in der Werkstatt größere Stromspeicher.

Layoutdiagramme nach den SmartGauge Electronics-Verbindungstests.

Unsere Faustregel: Bei zwei Batterien ist eine diagonale Abzweigung ausreichend. Bei drei oder mehr Batterien werden gleich lange Zuleitungen zu den Sammelschienen benötigt. In jedem Fall sollten Sie niemals beide Zuleitungen von einem Ende nehmen.

Kabel, Klemmen, Drehmoment

Ganz gleich, welches Layout Sie verwenden, die Details entscheiden darüber, ob es ausgewogen bleibt:

• Die Verbindungen müssen übereinstimmen – Gleiche Länge, gleicher Querschnitt, gleicher Anschlusstyp. Eine “ausreichend kurze” Verbindung an einer Batterie führt genauso sicher zu einem Ungleichgewicht der Batteriebank wie eine fehlerhafte Anordnung.
• Dimensionieren Sie die Verbindungen für den vollen Bankstrom, nicht nur der Anteil einer einzelnen Batterie. Jede Verbindung kann letztendlich die gesamte Wechselrichterlast oder den gesamten Ladestrom tragen.
• Reinigen und mit Drehmoment anziehen. Die Kontakte beider Seiten sollten blank sein. Nach der Montage etwas Kontaktfett auftragen und die Kontakte mit dem vom Batteriehersteller angegebenen Drehmoment festziehen – nicht so fest, wie der Schraubenschlüssel geht. Zu festes Anziehen der Kontakte von verschlossenen Batterien kann die Dichtung beschädigen. Das Drehmoment sollte nach dem ersten Monat erneut überprüft werden, da sich die Kontakte setzen können.
• Die Reihenfolge beim Stapeln der Ösen ist wichtig.: Das Kabel mit dem höchsten Stromfluss befindet sich am nächsten zum Anschluss, niemals mehr als vier Kabelschuhe pro Bolzen.

Sichern Sie es ab – pro Batterie oder pro Bank

Eine ungesicherte Batteriebank stellt die größte Gefahr für gespeicherte Energie an Bord dar. Ein heruntergefallener Schraubenschlüssel oder ein durchgescheuerter Pluspol können Tausende von Ampere durch einen Fehlerstrom fließen lassen – eine einzelne 100-Ah-AGM-Batterie kann bei einem Kurzschluss rund 5.000 Ampere liefern.

ABYC E-11 (der amerikanische Standard, an dem sich die meisten Gutachter und Versicherer in unserer Region orientieren) fordert einen Überstromschutz am Pluspol, möglichst nah an der Batterie. innerhalb von 7 Zoll Draht Als Standard gilt dies, mit wenigen Ausnahmen für Kabel mit 40 und 72 Zoll Länge, bei denen das Kabel vollständig ummantelt ist, sowie einer Ausnahme für Anlasserstromkreise. Praktisch bedeutet dies für eine Hausbatterie:

• Eine Hauptsicherung pro Bank Der positive Startwert ist das Minimum.
• Eine Sicherung pro Batterie (Für genau diesen Zweck sind MRBF-Sicherungen mit Klemmenbefestigung vorgesehen.) Bei Gruppen von drei oder mehr Sicherungen ist dies besser, da es auch vor einem Fehler schützt. innen Eine Batterie, die von ihren Nachbarbatterien gespeist wird.
• Achtung Interrupt-Rating (AIC), Nicht nur die Amperezahl ist entscheidend. Große AGM- und Lithium-Batteriebänke können die Belastbarkeit einer einfachen ANL-Sicherung überschreiten; Sicherungen der Klasse T (20.000 A Kurzschlussstrom) oder MRBF (10.000 A) sind daher für größere Batteriebänke die richtige Wahl.

Niemals mischen – und warum

Eine Parallelbatteriebank ist nur so gut wie ihr schwächstes Mitglied, da die Batterien fest auf die gleiche Spannung verdrahtet sind. Nicht mischen:

• Chemie — AGM- und Nassbatterien bzw. Blei- und Lithiumbatterien benötigen unterschiedliche Ladespannungen. Eine davon wird ständig falsch behandelt.
• Alter und Kapazitäten — Eine ältere oder kleinere Batterie verliert unter Last schneller an Kapazität, daher speisen die anderen Batterien sie zurück. zirkulierende Ströme Selbst bei komplett ausgeschalteten Geräten wird noch Strom verbraucht, was Kapazität verschwendet und die schwache Batterie überhitzt.
• Ladezustände bei der ersten Verbindung Schließt man eine volle Batterie an eine leere an, wird der Ausgleichsstrom nur durch den Kabelwiderstand begrenzt. Bei Blei-Säure-Batterien entsteht ein Funke und eine Spannungsspitze; bei Lithium-Säure-Batterien können es Hunderte von Ampere sein.

Unsere Werkstattpraxis: Laden Sie jede Batterie einzeln auf 100% auf, lassen Sie sie ruhen und verbinden Sie sie erst, wenn die Spannungen der anderen Batterien nur noch etwa 0,1 V voneinander abweichen. Ein neuer Batteriespeicher bedeutet komplett neue, identische Batterien – gleiches Modell, gleiche Kapazität, idealerweise aus derselben Produktionscharge. Wenn eine Batterie in einem alten Batteriespeicher ausfällt, lautet der ehrliche Rat (auch wenn es uns Umsatz kostet), in der Regel, den Batteriespeicher und nicht die einzelne Batterie zu ersetzen.

Hauptversammlung der Banken – die Fullriver-Scheine

Wir verbauen am häufigsten Fullriver AGM-Batteriebänke, und gerade beim Parallelschalten zeigt sich die Einfachheit der AGM-Technologie: kein BMS, keine Kommunikationsverkabelung, keine Begrenzung der Anzahl parallelgeschalteter Batterien durch die Elektronik. Aber kein BMS bedeutet auch Nichts warnt dich vor einem Ungleichgewicht außer deinen eigenen Messungen.:

• Jede Batterie muss die gleiche Ladespannung erhalten, was durch identische Kabel gewährleistet wird. Beachten Sie die Angaben im Datenblatt zu Absorptions- und Erhaltungsladezeit – AGM-Batterien reagieren empfindlicher auf Überspannung als Nassbatterien.
• Verwenden Sie ein Ladegerät mit Temperaturkompensation (Sensor an der Batterie, nicht in der Luft). In einem 35 °C warmen Motorraum in Thailand wird die Batteriebank die ganze Saison über unbemerkt durch eine nicht kompensierte “25 °C”-Ladespannung überladen.
• Zweimal pro Saison sollte die Batteriebank über Nacht ruhen gelassen, die Verbindungen getrennt und die Leerlaufspannung jeder Batterie überprüft werden. Eine Abweichung von mehr als 0,1–0,2 V zwischen identischen Batterien deutet auf ein Problem hin – beispielsweise eine fehlerhafte Verbindung, ein ungleichmäßiges Kabel oder eine defekte Batterie.

Lithium-Batterien – lies die Bedienungsanleitung, mach es ernst!

Die Parallelschaltung von Lithiumbatterien ist eine andere Disziplin, da jede Batterie ihr eigenes Batteriemanagementsystem (BMS) hat:

• Beachten Sie die vom Hersteller angegebene maximale Parallelanzahl. Dieses Problem entsteht, weil die Batteriemanagementsysteme (BMS) einander nicht sehen können (es sei denn, das System verfügt über eine Kommunikationsverbindung) und der Strom sich nicht gleichmäßig zwischen den einzelnen Batteriepacks aufteilt, deren interne Schutzmechanismen unabhängig voneinander auslösen können. Wenn ein BMS unter Last ausfällt, wird sein Stromanteil sofort auf die anderen verteilt.
• Ladezustand vor der ersten Verbindung abgleichen — Die nahezu flache Lithium-Spannungskurve bedeutet, dass bereits eine kleine Spannungsdifferenz einen sehr großen und sehr langen Ausgleichsstrom auslösen kann, der ausreicht, um Schutzmechanismen auszulösen oder FETs zu beschädigen.
• Dimensionieren Sie die Ladequellen so, dass sie für die vom BMS tatsächlich zugelassene Batteriebank geeignet sind, und bevorzugen Sie Batterien, die für den Parallelbetrieb mit veröffentlichten Grenzwerten ausgelegt sind.

Dies ist einer der Gründe, warum wir bei den meisten Fahrtenbooten immer noch auf AGM-Batterien setzen: Eine parallele AGM-Batterie fällt allmählich und sichtbar aus; eine falsch konfigurierte parallele Lithium-Batterie fällt elektronisch und auf einmal aus.

Die fünf klassischen Fehler

1. Beide Zuleitungen wurden von einem Ende des Ufers entnommen (Methode 1).
2. Eine neue Batterie, parallel zu einer alten, abgenutzten Batteriebank geschaltet.
3. Die Verbindungsleitungen sind für eine einzelne Batterie ausgelegt, nicht für die gesamte Batteriebank.
4. Keine Sicherung oder eine Sicherung mit einer Abschaltleistung für Spielzeug.
5. Unterschiedliche Ladungszustände verbinden und den Funken als “normal” bezeichnen.

Rechenbeispiel: Verdopplung einer 12-V-Hausstromversorgung

Angenommen, Sie betreiben 2 × 115 Ah 12 V AGM-Batterien (230 Ah) und benötigen 460 Ah für einen größeren Wechselrichter und ein Upgrade Ihres Kühlschranks – also 4 × identische 115 Ah-Batterien, die zusammen gekauft werden.

1. Layout: vier Batterien, daher gleich lange Zuleitungen zu einer positiven und einer negativen Sammelschiene (Methode 3/4), Sammelschienen so angeordnet, dass kein Zuleitungspaar einer Batterie länger ist als die anderen.
2. Logik der Kabeldimensionierung: Beginnen Sie mit dem größten kontinuierlichen Strom Bank Das sieht man meist am Wechselrichter. Ein 2000-W-Wechselrichter mit 12 V zieht unter Volllast etwa 200 A. Dimensionieren Sie alle Leitungen von der Batterie zur Sammelschiene und die Hauptzuleitungen entsprechend diesem Strom über die gesamte Länge. Achten Sie dabei darauf, dass der Spannungsabfall unter etwa 31 µV liegt. Wählen Sie dann einen größeren Querschnitt – Wärmeentwicklung, zukünftige Lasten und die hohen Temperaturen im thailändischen Sommer erfordern eine gewisse Reserve. Bei kurzen Strecken benötigen Sie entsprechend dickere Kabel (70 mm² / 2/0 AWG). Deshalb verwenden wir zum Verpressen und Schrumpfen die passenden Werkzeuge anstelle von Kabelschuhen aus dem Baumarkt.
3. Schutz: eine Hauptsicherung der Klasse T an der positiven Sammelschiene, die über der Stromaufnahme des Wechselrichters, aber unterhalb der Strombelastbarkeit des Kabels dimensioniert ist, plus eine MRBF an jedem Batteriepol.
4. InbetriebnahmeLaden Sie alle vier Batterien einzeln vollständig auf, lassen Sie sie kurz ruhen, prüfen Sie, ob die Spannung innerhalb von 0,1 V liegt, schließen Sie die Batterien an und überprüfen Sie anschließend mit einem Zangenamperemeter, ob jede Batterie unter Volllast einen ähnlichen Anteil an Spannung aufweist. Zehn Minuten mit einem Zangenamperemeter können später einen kompletten Batterieausfall verhindern.

Die Belastungen, Fahrstrecken und Ladequellen jedes Bootes sind unterschiedlich – betrachten Sie die oben genannten Zahlen als Methode, nicht als Ihre Spezifikation.

Sie sind sich bei Ihrer Bank nicht sicher?

Schicken Sie uns ein Foto Ihres Batteriekastens und eine Liste Ihrer Großverbraucher, und wir sagen Ihnen direkt, ob eine Überarbeitung nötig ist – manchmal reichen schon zwei Kabel und ein Nachmittag Arbeit. Wir haben Fullriver AGM-Batterien Stellen Sie passende Kabelsets zu den Preisen des Herstellers für den heimischen Markt zusammen. verzinntes Seekabel in der Werkstatt und liefern Sie kostenlos auf unserer wöchentlichen Trang–Krabi–Phuket-Tour. Nehmen Sie Kontakt auf oder durchsuchen Batterien.

Weiterführende Lektüre: AGM oder Lithium? · Internationaler Versand von Schiffsbatterien