Parallelgeschaltete Niedervoltbatterien verteilen den Strom ungleichmäßig, wenn ein Zweig einen geringeren elektrischen Widerstand aufweist oder eine andere Betriebsgrenze meldet als die anderen. Die Batterie in diesem Zweig wird stärker beansprucht, erreicht ihre Schutzschwelle schneller und kann dazu führen, dass die gesamte Batteriebank eine geringere Kapazität als ihre berechnete Kapazität aufweist. Die Lösung besteht nicht einfach darin, ein weiteres Modul hinzuzufügen. Erforderlich sind symmetrische Leiter, ein geeignetes Sammelschienenlayout, ein angepasster Ladezustand, eine zuverlässige Kommunikation mit dem Batteriemanagementsystem (BMS) und ein kontrollierter Inbetriebnahmetest.

Das Problem bleibt im Normalbetrieb oft unbemerkt, da alle Zweige intakt erscheinen. Es wird erst bei längerer Entladung, beim Anlauf des Wechselrichters oder während einer intensiven Ladephase sichtbar, wenn bereits geringe Spannungsabfälle messbare Unterschiede im Zweigstrom verursachen. Eine sinnvolle Überprüfung vergleicht daher jedes Modul im selben Moment, anstatt nur den Gesamtstrom am Wechselrichter zu messen.

Wichtigste Erkenntnisse

• Verwenden Sie eine gemeinsame Sammelschiene oder eine elektrisch symmetrische Verbindung, damit jede Batterie einen ähnlichen Kabelweg hat.
• Nehmen Sie die Module bei einem ähnlichen Ladezustand in Betrieb und vergewissern Sie sich, dass der Wechselrichter das richtige Batteriekommunikationsprofil besitzt.
• Messen Sie Zweigstrom, Klemmenspannung und Anschlusstemperatur unter Last; der Gesamtbankstrom allein kann ein überlastetes Modul verbergen.

Der Strom folgt dem Widerstand, bevor er dem Nennstrom folgt.

Die Parallelschaltung hält zwar alle Batterien auf der gleichen Busspannung, aber sie sorgt nicht dafür, dass durch jeden Zweig der gleiche Strom fließt. Jeder Zweig umfasst den Innenwiderstand der Batterie, die Sicherung, den Stecker, das Kabel, die Kabelschuhe, den Schalter und den Sammelschienenkontakt. Ein Zweig mit geringerem Gesamtwiderstand liefert bei gleicher Spannungsdifferenz mehr Strom. Deshalb garantieren identische Modellnummern nach der Installation keine identische Belastung.

Wenn ein 100-A-Zweig einen Gesamtwiderstand von 5 Milliohm aufweist, sinkt die Spannung um 0,5 V. Ein Zweig mit 7 Milliohm verliert bei gleichem Strom 0,7 V, wodurch sich der Stromfluss zum Zweig mit dem niedrigeren Widerstand verschiebt. Dies ist ein elektrisches Beispiel, keine Produkttoleranz; messen Sie jeden Strompfad und minimieren Sie vermeidbare Abweichungen.

Vier Ursachen für Ungleichgewichte, die in realen Installationen auftreten

Ungleichmäßige Stromverteilung hat selten eine einzige, gravierende Ursache. Häufiger addieren sich mehrere kleine Asymmetrien. Die folgenden Prüfungen helfen, ein Problem mit der Verkabelung von einem Problem mit den Batterieeinstellungen oder dem Batteriezustand zu unterscheiden.

Kabellänge und Anschlusstopologie

Eine Reihenschaltung sorgt dafür, dass die nächstgelegene Batterie den kürzesten und die entfernte Batterie den längsten Weg zum Wechselrichter hat. Gleich große Kabelquerschnitte gleichen ungleiche Leitungslängen nicht aus. Verlegen Sie von jedem Modul gleich lange positive und negative Leiter zu gemeinsamen Sammelschienen oder verwenden Sie eine Diagonalverbindung nur dann, wenn der Hersteller diese Anordnung zulässt und die Batteriebank klein genug ist, um die Symmetrie zu gewährleisten.

Kontaktwiderstand an Kabelschuhen und Schutzvorrichtungen

Eine lockere Kabelschuhklemme, verschmutzte Kontakte, eine mangelhafte Crimpung oder ein anderer Sicherungshalter erhöhen den Widerstand, der im Ruhezustand möglicherweise nicht messbar ist. Überprüfen Sie das Drehmoment anhand der Bauteilanleitung und vergleichen Sie anschließend den Spannungsabfall zwischen den einzelnen Batteriepolen und der gemeinsamen Sammelschiene unter Last. Thermische Prüfungen sind hilfreich, ersetzen aber keine elektrische Messung.

Ladezustand und Modulhistorie

Das Anschließen eines vollständig geladenen Moduls neben ein teilweise geladenes Modul kann vor dem Start des Wechselrichters einen Ausgleichsstrom auslösen. Module mit unterschiedlichem Alter, unterschiedlicher Lade- und Entladehistorie, unterschiedlicher Temperatur oder unterschiedlicher Firmware können zudem zu unterschiedlichen Zeiten ihre Lade- und Entladegrenzen erreichen. Achten Sie auf die Kompatibilität der Modultypen, bringen Sie die Module auf den für die Inbetriebnahme spezifizierten Ladezustand und gehen Sie niemals davon aus, dass ein neues Ersatzmodul ohne vorherige Prüfung in eine laufende Bank eingesetzt werden kann.

BMS- und Wechselrichterkoordination

Stromabweichungen können auch auftreten, wenn der Wechselrichter die falsche Masterbatterie erkennt, die Kommunikationskette unvollständig ist oder die Ladegrenzen nicht korrekt aktualisiert werden. Überprüfen Sie die CAN- oder RS485-Verkabelung, die Anschlüsse, die Geräteadressen, die Reihenfolge von Master und Slave sowie das vom Wechselrichter zugelassene Batterieprofil. Falls keine Kommunikation möglich ist, verwenden Sie die für diese Batterie bereitgestellten konservativen manuellen Einstellungen, anstatt Werte von einer anderen Batteriechemie oder einem anderen Modell zu übernehmen.

Was bei der Inbetriebnahme gemessen werden sollte

Die Inbetriebnahme sollte nachweisen, dass jeder Zweig innerhalb eines akzeptablen Projektrahmens seinen Beitrag leistet. Der Hersteller oder Systementwickler muss diesen Rahmen definieren, da er von der Modulanzahl, der Messgenauigkeit, dem Betriebsstrom und der Batteriesteuerung abhängt. Die folgende Tabelle veranschaulicht die Überprüfung.

Ein Produktbeispiel für eine modulare Niederspannungsbank

Die 5kWh Lithiumbatterie Niederspannung WV51100L Das Modul liefert bei 51,2 V eine Nennenergie von 5,12 kWh und eine nutzbare Energie von 4,096 kWh. Die empfohlene Lade- und Entladerate beträgt 0,5C bei einem empfohlenen Strom von 50 A. Laut Produktseite können bis zu 15 Einheiten parallel geschaltet werden. Für die Systemkommunikation stehen CAN-, RS485- und RS232-Schnittstellen zur Verfügung. Diese Werte definieren die Produktgrenzen, ersetzen aber nicht die erforderlichen gleichmäßigen Kabelwege, abgestimmten Schutzmaßnahmen oder Stromprüfungen auf Modulebene.

Bei der angegebenen nutzbaren Energie von 4,096 kWh liefern zehn Module vor Umwandlungsverlusten und Betriebsreserven 40,96 kWh. Die Kapazitätsberechnung sagt jedoch nichts darüber aus, ob ein Zweig seine BMS-Grenze frühzeitig erreicht. Halten Sie die Auslegung innerhalb der Kompatibilitätsbedingungen für Stromstärke, Temperatur, Gehäuse und Wechselrichter ein und lassen Sie sich die genaue Anzahl der Parallelschaltungen und die Kommunikationsanordnung genehmigen.

Zwei Feldfehler, die die nutzbare Bankkapazität verringern

Der erste Fehler besteht darin, ein Kabel vom ersten Modul zum Wechselrichter zu führen und dann jedes weitere Modul entlang des Racks zu überbrücken. Der erste Zweig führt wiederholt mehr Strom, während der letzte weniger beiträgt. Die Gesamtkapazität mag auf dem Papier korrekt erscheinen, doch das erste Batteriemanagementsystem (BMS) kann die Entladung stoppen, bevor die verbleibenden Module vollständig ausgelastet sind. Eine gemeinsame Sammelschiene mit symmetrischen Abzweigleitern ist die besser steuerbare Lösung.

Der zweite Fehler besteht darin, die Inbetriebnahme nur bei niedrigem Strom durchzuführen. Eine Batteriebank kann bei wenigen Ampere ausgeglichen erscheinen und sich bei steigendem Strom abrupt trennen. Testen Sie einen kontrollierten Lade- und Entladevorgang, der für die Anlage geeignet ist, protokollieren Sie jeden Zweig mit denselben Zeitstempeln und stoppen Sie den Vorgang, wenn sich ein Stecker ungewöhnlich stark erhitzt oder ein Modul einen Schutzvorgang meldet.

Wie man ein bestehendes Ungleichgewicht korrigiert

Beginnen Sie mit der Beweissicherung, nicht mit dem Austausch von Kabeln. Speichern Sie die BMS-Protokolle, messen Sie den Zweigstrom und erfassen Sie die Spannungsabfälle unter Last an beiden Leitern. Trennen Sie die Batteriebank gemäß dem genehmigten Sicherheitsverfahren, bevor Sie Schrauben nachziehen oder Hardware austauschen. Beheben Sie dann jeweils eine Ursache und wiederholen Sie den Lasttest, um vergleichbare Ergebnisse zu gewährleisten.

• Ungleiche oder unterdimensionierte Abzweigleitungen sollten durch aufeinander abgestimmte Leiter und Leitungswege ersetzt werden.
• Die Module werden auf ein gemeinsames Sammelschienenlayout mit individuellem Zweigschutz umgestellt.
• Korrekte BMS-Adressen, Kommunikationsabschluss, Masterauswahl und Wechselrichterprofil.
• Vor dem Wiederanschluss an die Bank muss der Ladezustand des Moduls gemäß dem genehmigten Verfahren ausgeglichen werden.
• Untersuchen Sie ein Modul, das nach dem Ausgleich der externen Pfade konstant hohe oder niedrige Werte aufweist.

Die Entladungstiefe beeinflusst auch die vom Ufer verfügbare Energie. Diskussion über die Abflusstiefe von 80 % ist ein hilfreicher Begleiter bei der Festlegung einer Betriebsreserve, die aktuelle Aufteilung muss jedoch noch auf Modulebene bestätigt werden.

Die Bank als elektrisches System spezifizieren

Bei der Anschaffung einer Parallelbatterie sollten neben der Modulanzahl weitere Details berücksichtigt werden. Dazu gehören die Anordnung der Stromschienen, Kabellänge und -querschnitt, Abzweigschutz, Wechselrichtermodell, Kommunikationsprotokoll, Paralleladressierung, Inbetriebnahmestrom und Abnahmeverfahren. WonVolt listet Niederspannungsbatterien und komplette Energielösungen auf, während der technische Support die Gerätekombination vor der Installation überprüfen kann.

Für eine Neuinstallation oder Korrektur senden Sie bitte das einpolige Schaltbild, die zu erwartende Dauer- und Stoßlast, die Modulanzahl, den Kabelplan, die Umgebungsbedingungen und das Wechselrichtermodell über die Technischer KontaktkanalDiese Information ist weitaus nützlicher als die bloße Frage, ob Batterien parallel geschaltet werden können.

FAQ (häufig gestellte Fragen)

Müssen bei parallel geschalteten Batterien exakt die gleiche Kabellänge verwendet werden?

Ziel ist ein gleichmäßiger elektrischer Widerstand in allen Abzweigungen. Gleiches Leitermaterial, gleicher Querschnitt, gleiche Länge, gleiche Anschlussqualität und gleiche Schutzvorrichtungen erleichtern die Erreichung dieses Ziels. Halten Sie sich an das vom Batterie- und Systementwickler genehmigte Layout.

Warum ist eine Batterie leer, bevor die anderen leer sind?

Möglicherweise liefert die Anlage mehr Strom, weil ihr Zweigwiderstand geringer ist, oder ihr Batteriemanagementsystem (BMS) berechnet den Ladezustand anders. Vergleichen Sie gleichzeitig gemessenen Zweigstrom, Spannungsabfall unter Last, Temperaturen, Alarme und Konfiguration.

Können Batterien mit unterschiedlichen Kapazitäten parallel geschaltet werden?

Gehen Sie nicht davon aus, dass dies möglich ist. Unterschiedliche Kapazitäten, chemische Zusammensetzungen, Spannungsbereiche, Firmware-Versionen, Alter und BMS-Grenzwerte können zu unkontrollierter Stromverteilung führen. Verwenden Sie ausschließlich Kombinationen, die für das jeweilige Produkt und den Wechselrichter zugelassen sind.

NEIN

T: Warum sich parallel geschaltete Niederspannungsbatterien ungleichmäßig mit Strom versorgen und wie man das beheben kann

D: Diagnose einer ungleichmäßigen Stromverteilung in parallel geschalteten Niedervoltbatterien mittels Kabel-, Sammelschienen-, BMS-, Spannungsabfall- und Inbetriebnahmeprüfungen.

K: Parallele Batteriestromverteilung, Niederspannungsbatteriebank, Batteriesammelschienenverdrahtung