Parallele Batterien entladen, unterschiedlich stark

  • Hallo Tom

    Wir haben in unserem Wohnmobil zwei Batterien mit 310 AH und zwei BMS 4s 150a Eingebaut.

    Ich habe nun feststellen müssen, dass sich die Batterien unterschiedlich entladen. Batterie eins hat noch ein Ladezustand von 15 %, Batterie zwei von 85 %.

    Beide parallel geschaltetenBatterien sind gleich alt und haben die gleichen Einstellungen im BMS.

    Woran könnte das liegen?

  • Hallo Wolfdietrich,

    das wird vermutlich einfach eine Falschanzeige des Ladezustands (SoC, State of Charge) sein, was in der Praxis sehr oft passiert. :P


    Der Grund ist, dass die Ladezustandsermittlung der BMS ein etwas kompliziertes Verfahren verwendet, um die Ladezustände der Batterie abzuschätzen. Wirklich gemessen werden, so wie Spannungen oder Ströme, können die bei LiFePO4-Batterien nämlich nicht. Das BMS muss den Ladezustand "saldieren": Es muss protokollieren, wie viel Strom wie lange in die Batterie eingeladen und wie viel wieder herausgenommen wurde. Zudem muss es den Ladezustand auf 100% setzen, wenn der Ladeschluss erreicht wurde und dasselbe auch, wenn der Entladeschluss erreicht wurde, dann also den Ladezustand auf 0% setzen. Zudem muss es auch noch wissen, wie groß die Batterien sind, also wie viel Amperestunden deren Nennkapazität beträgt. Wenn das BMS dies alles weiß und korrekt misst, wird der Ladezustand meistens auch korrekt angezeigt.


    Nun gibt es aber leider das Problem, dass BMS zuweilen auch mal mit Kurzschlüssen konfrontiert werden und dann möglichst nicht kaputt gehen sollen. Bei Kurzschlüssen fließen natürlich brachial hohe Ströme und deshalb müssen die Strom-Messshunts von BMS entsprechend niederohmig ausgelegt werden, damit sie dann nicht sofort durchbrennen. Das hat aber leider zur Folge, dass die Strom-Messshunts von BMS bei niedrigen Strömen nur eine begrenzte Messauflösung haben: Ströme unterhalb von 1A werden meist nicht mehr korrekt gemessen. Statt dessen misst das BMS bei so kleinen Strömen dann nur einen Strom von Null.


    Es braucht daher nicht zu verwundern, wenn bei für längere Zeit fließenden Strömen keinerlei Veränderung des Ladezustands angezeigt wird: Das BMS merkt dann gar nicht, dass überhaupt ein Strom fließt. -|- In der Folge werden diese kleinen Ströme nicht richtig saldiert und die Messung des Ladezustands wird falsch.


    Oft wird das Problem aber auch durch zu niedrige Ladeschlussspannungen ausgelöst, bzw. dass der Ladeschluss über längere Zeit nicht erreicht wird. Beim Erreichen der Ladeschlussspannung, also wenn die Batterie voll aufgeladen ist, wird die Ladezustandsanzeige auf 100% "resetet". An dieser Stelle werden also die ganzen nur begrenzt genauen Saldierungen des Ladezustands, die sich im Laufe längerer Zeit durchaus zu einem ganz erheblichen Messfehler addieren können, wieder auf 100% gesetzt. Unterbleibt die Vollladung für längere Zeit, kann dieser Vorgang nicht erfolgen und die Anzeige driftet wild herum.


    Abhilfe:


    1. Man muss dafür sorgen, dass die Batterien wenigstens von Zeit zu Zeit randvoll aufgeladen werden, damit die Ladezustandsanzeigen dann sauber auf 100% resetet werden.

    2. Die Ladeschlussspannung muss dafür wenigstens 14,4V erreichen. Bei manchen BMS sind auch bis zu 14,6V erforderlich.


    Viele Leute regeln die Ladeschlussspannungen Ihrer Ladestromquellen ohne Not herunter, weil Sie meinen, dadurch die Batterien zu schonen und eine längere Batterie-Lebensdauer zu erreichen. Das mag in gewissem Maße zwar stimmen, aber die unerwünschte Nebenwirkung ist dann oft leider, dass die Ladezustandsanzeigen nicht mehr richtig arbeiten können.


    Bei parallelgeschalteten Batterien ist es aber auch wichtig, einen möglichst symmetrischen Anschluss der Batteriekabel zu erreichen, damit sich die parallelgeschalteten Batterien die Ströme möglichst gleichmäßig teilen. Wenn eine Batterie mit deutlich längeren (oder dünneren) Kabeln angeschlossen ist als die andere, kann diese Symmetrie kaum erreicht werden. Man sollte die Leitungslängen und Leitungsquerschnitte beider Batterien also möglichst gleich auslegen.


    777-parallelschaltung-von-batterien-jpg


    Grüße, Tom

  • Vielen Dank für die schnelle Antwort

    Ich glaub, das Problem liegt daran, dass ich einen unsymmetrischen Anschluss geschaltet habe. Die Batterien waren vor zwei Wochen durch einen längeren Landstrummanschluss zu 100 % gefüllt. Auch die Lades Spannung liegt bei 14,6. Außerdem sind die Batterien gut ausbalanciert.

    Ich denke, dass ich zu Hause erst mal den Anschluss verändere und dann sehe, ob das Problem sich damit gelöst hat.

    Trotzdem, nochmals vielen Dank für die schnelle Antwort

  • Servus Tom,

    Servus @Alle,

    für mich ist eine einfache und leicht verständliche Grafik viel wert, da schau ich gerne mal rein:

    so in etwa:

    wie war das ? Ach so, alles klar!


    Besonders die Bilder zur Lade- und Entladespannung, sowie die Animation zum Ladungsausgleich finde ich super:thumbup:

    Ich möchte mich für dieses Fachforum bedanken.

    Grosse Hilfen zu einem spannenden Thema.


    lg an Alle

    M.

  • Halo Tom

    Ich habe da noch eine Verständnisfrage.

    Ich hatte bei dem Bau der Batt darauf geachtet, dass die Leitungslängen und Querschnitte für beide Batt identisch waren und den Querschnitt sehr großzügig ausgelegt. Da beide Batt in einer Box stehen, sind die Anschlusspole von beiden Batterien bzw dem BMS parallel angeschlossen worden.

    Durch die Verschaltung gem Deiner Skizze müsste ich also die Leitungslängen für + und - gespiegelt verlängern um zu erreichen, dass beide Batt gleichmässig belastet werden.

    Habe ich das so richtig verstanden?

    Schon jetzt vielen Dank

    Grüsse Wolfdietrich

  • Man sollte immer versuchen, für die parallelgeschalteten Batterien in etwa gleiche Leitungslängen und -querschnitte zu verwenden, damit sich die Ströme möglichst symmetrisch aufteilen. Mehr Leitungslänge bzw. geringerer Leitungsquerschnitt erhöht den elektrischen Widerstand dieser Leitungen und vermindert bei Parallelschaltungen den durch diese Leitungen fließenden Stromanteil.


    Allerdings braucht man daraus auch keine Wissenschaft zu machen, denn auch schlecht symmetrierte Parallelschaltungen von Batterien funktionieren bei normaler Belastung in der Praxis meist problemlos, weil sich die Batterien in den Arbeitspausen von selbst wieder angleichen. Bei Lithium-Batterien funktioniert das im Gegensatz zu Bleibatterien sogar besonders gut, weil zur Umladung kaum "Pumpspannung" benötigt wird.


    Wenn man aber z.B. mit hohen Entladeströmen arbeitet und z.B. zwei Lithium-Batterien, die jeweils (BMS-begrenzt) maximal 150A liefern können, parallel geschaltet hat, um z.B. 250A für besonders leistungsfähige Verbraucher entnehmen zu können, dann ist man natürlich darauf angewiesen, dass die Ströme sich möglichst symmetrisch auf beide Batterien verteilen, weil sonst ein BMS wegen Überlast abschaltet, noch lange bevor die zu versorgende Last ihre Nennstromaufnahme erreicht hat und dann nur noch eine Batterie zur Versorgung "online" bleibt, die dann natürlich zur Versorgung allein nicht ausreicht und prompt ebenfalls abschaltet. :P Das gewünschte Ziel einer Stromerhöhung kann bei Parallelschaltungen also nur bei ausreichend gut funktionierender Symmetrierung erreicht werden.


    Bei Deinem o.g. Problem der verschiedenen Ladezustandsanzeigen (SoC) glaube ich aber eigentlich eher nicht, dass eine schlechte Symmetrierung hier die Hauptursache des Problems ist. Die eigentliche Ursache wird eher ein zu langer Zeitraum ohne Vollladung, oder eine zu niedrige Ladeschlussspannung der Ladestromquelle sein. Schlechte Symmetrierung kann solche Probleme aber verschärfen.


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom,

    Mir ist heute auch noch aufgefallen, dass die Batterie eins 31 Ladezyklen aufweist, während die Batterie zwei bei Null steht. Kann man daraus noch etwas ableiten?

    Wir haben die beiden Batterien gestern voll geladen und wir waren bei 100 %. Damit sollte sich das BMS auch wieder kalibriert haben.

    Mal sehen, was die nächsten paar Tage passiert.

    Bei den heute verbrauchten 10 A ist aber wieder festzustellen, dass sie aus der Batterie eins entladen werden.

    So ganz verstehe ich das jetzt alles nicht mehr

    Liebe Grüße, Wolfdietrich

  • Da muss man die Frage stellen, wie sich ein Zyklus denn genau definiert:

    1. Im Energiedurchsatz? Also immer wenn die Energiemenge Batterie-Nennspannung in Volt x Batterie Nennkapazität in Amperestunden = soundsovile Wattstunden durchgelaufen ist?
    2. Oder in kompletten Zyklen vom Ladeschluss bis zum Entladeschluss der Batterie?

    Man wird davon ausgehen können, dass die Zyklen bei Methode 1. schneller durchgezählt werden als bei Methode 2., denn wirklich vollständige Zyklen von Anschlag Voll bis Anschlag Leer fährt man ja eher selten.


    Es kann aber auch sein, dass die eine Batterie wegen schlechter Symmetrierung der Anschlusskabel immer weniger Last tragen muss als die andere. Entsprechend verteilen sich die Zyklen dann ebenso unsymmetrisch.


    Es kann aber an verschiedenen Firmware-Versionen in den BMS liegen, wenn z.B.die eine Version nach Methode 1. zählt und die andere nach der Methode 2. -|-


    Grüße, Tom

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