3. Verkabelung der Batteriebank

In diesem Abschnitt:

Im Herzen eines jeden Victron-Systems befindet sich die Batterie. Dies ist entweder eine einzelne Batterie oder eine Reihe von miteinander verbundenen Batterien.

Achtung

ACHTUNG: Die Batterieklemmen sind nicht isoliert. Zur Vermeidung von Kurzschlüssen oder Stromschlägen sollten Sie isolierte Werkzeuge verwenden und keinen metallischen Schmuck tragen.

3.1. Die Batteriebank

Die Batterien sind miteinander verbunden, um die Batteriespannung zu erhöhen oder die Batteriekapazität zu erhöhen oder beides. Mehrere miteinander verbundene Batterien werden als Batteriebank bezeichnet.

Das Folgende gilt für Batteriebanken:

Wenn Batterien in Reihe geschaltet sind, erhöht sich die Spannung.
Wenn Batterien parallel geschaltet sind, steigt die Kapazität.
Wenn Batterien in Reihe/parallel geschaltet sind, erhöhen sich sowohl Spannung als auch Kapazität.

Einige Beispiele:

Einzelne Batterie.

Zwei Batterien in Reihe.

Zwei Batterien parallel.

Vier Batterien in Reihe / parallel.

Vier Batterien in Serie.

3.2. Große Batteriebanken

Wenn eine große Batteriebank benötigt wird, empfehlen wir nicht, die Batteriebank aus zahlreichen serien/parallelen 12 V-Bleibatterien der Reihe zu bauen. Das Maximum liegt bei etwa 3 (oder 4) parallelen Strängen. Der Grund dafür ist, dass es mit einer solchen großen Batteriebank schwierig wird, eine symmetrische Batteriebank zu erstellen. In einer großen Batteriebank, die in Reihe oder parallel geschaltet ist, wird aufgrund von Abweichungen in der Verkabelung und leichten Unterschieden im inneren Widerstand der Batterien eine Unausgeglichenheit erzeugt.

Beispiele für große Batteriebänke mit 2 V-Blei-Säure-Batterien oder Lithium-Batterien:

2 V-Blei-Säure-Batterien:

2 V-OPzV- oder OPzS-Batterien sind in einer Vielzahl von hohen Kapazitäten erhältlich. Sie müssen nur die gewünschte Kapazität auswählen und in Reihe schalten. Sie werden mit speziellen Verbindungselementen geliefert, die genau für diesen Zweck vorgesehen sind.

2 V-OPzV-Blei-Säure-Batterien und Anschlüsse.

Victron Energy Lithium Battery Smart:

Die Batterien der Serie Lithium Battery Smart verfügen über einen internen Zellenausgleich und ein externes Batteriemanagementsystem (BMS).

Lithium Battery Smart 12,8 V & 25,6 V

Lithium Battery Smart-Batterien:

Mit Zellausgleich und internem oder externem Batteriemanagementsystem (BMS). Jede Batterie hat die Fähigkeit, miteinander zu kommunizieren, aber sie kann auch mit einem Überwachungsgerät kommunizieren. Im Falle von Victron handelt es sich um ein GX-Gerät. Die Batterien erzeugen einen Gesamtladezustandswert für die gesamte Batteriebank und senden diesen an das GX-Gerät. Weitere Informationen darüber, welche Marken mit Victron zusammenarbeiten können und wie man sie einrichtet, finden Sie unter diesem Link: https://www.victronenergy.com/live/battery_compatibility:start.

Andere Batteriechemikalien:

Durchflussbatterien und andere Chemikalien. Diese sind in der Regel in 48 V erhältlich. Mehrere Batterien können problemlos parallel geschaltet werden. Jede Batterie verfügt über ein eigenes Batteriemanagementsystem. Zusammen erzeugen sie einen Gesamtladezustandswert für die gesamte Batteriebank. Ein GX-Überwachungsgerät wird im System benötigt. Weitere Informationen darüber, welche Marken mit Victron zusammenarbeiten können und wie man sie einrichtet, finden Sie unter diesem Link: https://www.victronenergy.com/live/battery_compatibility:start.

3.3. Parallele Batteriebankverkabelung

Die Verkabelung der Batteriebank ist wichtig

Es spielt eine Rolle, wie eine Batteriebank mit dem System verbunden ist. Bei der Verkabelung einer Batteriebank ist es leicht, einen Fehler zu machen. Einer der häufigsten Fehler ist es, alle Batterien parallel zu schalten und dann eine Seite der parallelen Batteriebank mit der Elektroinstallation zu verbinden. Wie in der Abbildung rechts dargestellt.

Was passiert, wenn eine Last angeschlossen ist?

Der Strom von der unteren Batterie fließt nur über die Hauptanschlussleitungen. Im Gegensatz dazu muss der Strom von den nachfolgenden Batterien den Hauptanschluss und die zusätzlichen Verbindungsleitungen durchqueren, um die nächste Batterie zu erreichen. Mit zunehmender Anzahl der Batterien steigt auch die Anzahl der Verbindungsleitungen. Dies führt zu einer Verringerung des verfügbaren Stroms der oberen Batterie im Vergleich zur unteren Batterie.

Was passiert, wenn die Batteriebank aufgeladen wird?

Die untere Batterie wird mit einem höheren Strom geladen als die obere Batterie. Die obere Batterie wird mit einer niedrigeren Spannung geladen als die untere Batterie. Das Ergebnis ist, dass die untere Batterie härter gearbeitet, härter entladen und stärker aufgeladen wird. Die untere Batterie wird vorzeitig ausfallen.

Warum ist der Kabelwiderstand bei der Verkabelung von Batteriebanken wichtig?

Denken Sie daran, dass ein Kabel ein Widerstand ist. Je länger das Kabel, desto höher der Widerstand. Außerdem tragen die Kabelschuhe und die Batterieanschlüsse zu diesem Widerstand bei.

Um dies zu verdeutlichen, beträgt der Gesamtwiderstand für ein 20 cm langes, 35 m² dickes Kabel zusammen mit den angebrachten Kabelschuhen etwa 1,5 mΩ. Man könnte sagen, dass 1,5 mΩ nicht viel ist, aber denken Sie daran, dass auch der Innenwiderstand einer Batterie niedrig ist. Deshalb spielt es eine große Rolle! Der Innenwiderstand einer Batterie liegt typischerweise zwischen 10 und 3 mΩ.

Wenn Sie einen Schaltplan einer falsch verkabelten Batteriebank erstellen, sieht dieser wie folgt aus:

Der Strom wählt immer den Weg des geringsten Widerstands. Der größte Teil des Stroms fließt daher durch die untere Batterie. Und nur ein kleiner Teil des Stroms fließt durch die obere Batterie.

Die richtige Art, mehrere Batterien parallel zu schalten, besteht darin, sicherzustellen, dass der Gesamtweg des Stroms in und aus jeder Batterie gleich ist.

Es gibt vier Möglichkeiten, eine parallel geschaltete Batteriebank richtig zu verkabeln:
Verwenden Sie Sammelschienen.
Verbinden Sie sie mit dem Plus- und Minuspol. Achten Sie auf die gleiche Kabellänge von jedem Pol zu jeder Batterie.
Auf halbem Weg verbinden. Achten Sie darauf, dass alle Kabel die gleiche Dicke haben.
Diagonal anschließen. Beachten Sie, dass der Anschluss der Batterie auf diese Weise zwar einfach und effektiv, aber nicht perfekt ist. Die Ströme der einzelnen Batterien können immer noch leicht unterschiedlich sein.

3.4. Bankabgleich von Blei-Säure-Batterien

Wenn Sie eine Batteriebank mit Blei-Säure-Batterien mit einer höheren Spannung, wie 24 oder 48 V, erstellen, müssen Sie mehrere 12 V-Batterien in Reihe schalten. Es gibt jedoch ein Problem bei der Reihenschaltung von Batterien, und zwar, dass die Batterien nicht elektrisch identisch sind. Sie weisen leichte Unterschiede im Innenwiderstand auf. Wenn also eine Reihe von Batterien geladen wird, führt diese Widerstandsdifferenz zu einer Variation der Klemmenspannungen an jeder Batterie. Ihre Spannungen werden „unausgeglichen“. Diese „Unwucht“ wird mit der Zeit zunehmen und dazu führen, dass eine der Batterien ständig überladen ist, während die andere Batterie ständig unterladen ist. Dies führt zu einem vorzeitigen Ausfall einer der Batterien im Serien-String.

Wie man überprüft, ob eine Batteriebank ausgeglichen ist:

Laden Sie die Batteriebank auf.
Messen Sie gegen das Ende der Bulk-Ladestufe. Zu diesem Zeitpunkt lädt das Ladegerät mit Vollstrom.
Messen Sie die individuelle Batteriespannung einer der Batterien.
Messen Sie die individuelle Batteriespannung der anderen Batterie.
Vergleichen Sie die Spannungen.
Wenn es einen deutlichen Unterschied zwischen diesen Spannungen gibt, ist die Batteriebank unausgeglichen.

Battery_bank_midpoint_-_Voltage_unbalance_during_charging.png

Wie man eine Unwucht der Batterie bei der Erstinstallation verhindert:

Um eine Unwucht der Startbatterie zu vermeiden, stellen Sie sicher, dass Sie jede einzelne Batterie vollständig aufladen, bevor Sie sie in Reihe (bzw. parallel) schalten. Um eine Unwucht in der Zukunft zu vermeiden, verwenden Sie einen Batterieausgleicher, da die Batterien älter werden. Der Batterieausgleicher ist mit einem System verbunden, wie in der Abbildung rechts dargestellt. Es misst die Batteriebankspannung und auch die einzelnen Batteriespannungen.

Wie der Battery Balancer funktioniert:

Der Battery Balancer wird aktiviert, sobald die Batteriebank geladen wird und die Ladespannung mehr als 27,3 V erreicht hat.
In diesem Moment beginnt der Battery Balancer, die Spannungen beider Batterien zu messen und zu vergleichen.
Sobald er eine Spannungsdifferenz von mehr als 0,1 V zwischen den beiden Batterien erkennt, leuchtet eine Warnleuchte auf und beginnt, die beiden Batterien auszugleichen.
Dies geschieht durch Entladen der höheren Batterie, indem ein Strom von bis zu 0,7 A aus dieser Batterie entnommen wird, bis beide Batteriespannungen gleich sind.

Battery_bank_midpoint_-_Battery_balancer_during_charging.png

Wenn der Batterieausgleich nicht die gewünschte Wirkung hat und die Spannungsdifferenz größer als 0,2 V wird, ist die Batterieunsymmetrie größer, als die Batteriebilanz korrigieren kann. Dies ist höchstwahrscheinlich ein Hinweis darauf, dass eine der Batterien einen Fehler aufweist und der Batterieausgleicher einen Alarm auslöst und sein Alarmrelais aktiviert.

Für ein 24 V-System wird ein einzelner Battery Balancer benötigt. Und für ein 48 V-System werden drei Battery Balancer benötigt, einer zwischen jeder Batterie.

Für weitere Informationen besuchen Sie die Produktinformationsseite des Battery Balancers unter: https://www.victronenergy.de/batteries/battery-balancer

3.5. Mittelpunkt der Batteriebank

Die Batterieunwucht kann durch Betrachtung der mittleren Spannung einer Batteriebank festgestellt werden. Wenn die Mittelspannung überwacht wird, kann ein Alarm ausgelöst werden, wenn sie über einen bestimmten Wert hinaus abweicht.

Sowohl ein Battery Balancer als auch ein Batteriemonitor können einen Mittelwertalarm erzeugen.

Die Batteriemonitore BMV 702, BMV 712 und SmartShunt verfügen alle über einen zweiten Spannungseingang, der für die Mittelpunktüberwachung verwendet werden kann. Es kann auf den Mittelpunkt der Batteriebank verdrahtet werden. Der Batteriemonitor zeigt die Differenz zwischen den beiden Spannungen oder in Prozent an. Weitere Informationen finden Sie auf der Produktseite des Batteriemonitors unter: https://www.victronenergy.de/battery-monitors

Ein Mittelpunktalarm kann Folgendes bedeuten:

Eine einzelne Batterie ist ausgefallen, wie eine offene Zelle oder eine kurzgeschlossene Zelle.
Eine einzelne oder mehrere Batterien haben das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, weil sie sulfatiert sind oder sich aktives Material abgesetzt hat.
Ein Zellenausgleich ist erforderlich (nur bei nassen Zellen).

In einer seriell/parallelen Batteriebank kann es hilfreich sein, die Mittelpunkte jedes parallelen seriellen Strings zu verbinden. Der Grund dafür ist, dass die Ungleichheit in der Batteriebank beseitigt wird.

Wie man die Mittelpunkte verbindet:
Wenn Sie Batterien in Reihe/Parallel anschließen, wie im Bild rechts, werden Sie feststellen, dass die einzelnen Spannungen pro String der Reihe variieren und auch innerhalb des Strings variieren werden.
Stellen Sie zunächst sicher, dass jeder String die gleichen Spannungen aufweist, indem Sie einen gemeinsamen negativen und positiven Anschlusspunkt oder eine Sammelschiene verwenden.
Sobald jede Stringspannung gleich ist, können die Mittelpunkte angeschlossen werden. Stellen Sie sicher, dass die Mittelpunktsverkabelung in der Lage ist, den vollen Strom zwischen den Batterien zu übertragen.
Sobald der Mittelpunkt der Batteriebank angeschlossen ist, kann ein Batterieausgleicher anstelle von 3 Batterieausgleichern (einer für jeden String) verwendet werden. Außerdem kann ein einzelnes BMV für die Mittelpunktüberwachung der gesamten Batteriebank verwendet werden.

Schließen Sie keine Lasten an den Mittelpunkt einer Batterie an:

Es wird nicht empfohlen, Lasten an den Mittelpunkt einer Batteriebank anzuschließen, um Lasten zu betreiben, die eine niedrigere Spannung benötigen. Dies führt zu einer großen Unwucht in einer Batteriebank. Diese Unwucht ist viel größer, als ein Batterieausgleicher potenziell beseitigen kann (größer als 0,7 A), und die Batterie, die zur Bereitstellung der niedrigeren Spannung verwendet wird, wird vorzeitig ausfallen.

Der einzige Grund, die Mittelpunkte einer Batteriebank zu verwenden, ist der Ausgleich und/oder die Überwachung.

Tun Sie dies nicht:

Verwenden Sie stattdessen einen Orion DC-DC-Wandler:

Battery_bank_midpoint_-_Do_not_take_12V_from_24V_bank.png

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