Parallele Batterien entkoppeln

  • Hallo,


    im Wohnmobil habe ich neben der Starterbatterie noch 2 parallel geschaltete 105Ah Batterien im Heck. Weil eine Zelle bei der einen Batterie defekt war, hat sich die andere im Stand natürlich entladen. Die beiden Batterieb werden durch ein elektronisches Trennrelais von der Starterbatterie unter 13 Volt getrennt. Nach hinten führt nur eine dicke + Leitung über die geladen und entladen wird. Daran ist neben einem Wechselrichter auch ein Ladegerät angeschlossen.


    Wenn ich nun die beiden Batterien durch MOSFET trenne, ist das dann so wie in meiner Schaltung? Wie werden die Batterien dennoch durch die eine Leitung geladen und entladen? Kann jemand erklären wie das funktioniert?


    Mike

  • Das wird - auch mit einem Trenn-MOSFET - leider nicht funktionieren. Auch Trenn-MOSFETs sind darauf angewiesen, dass die angeschlossenen Batterien intakt sind. Sie bieten also keinen Schutz vor den Folgen defekter Batterien.


    Jedoch sollte man den Fall einer kurzgeschlossenen Akkuzelle nicht zu dramatisch sehen. Das passiert nämlich nicht "mal eben so". Zellenkurzschlüsse sind praktisch immer die Folge von Akku-Totalverschleiß und -Falschbehandlung (Separatorschäden durch Tiefentladung). Wenn man Batterien also nicht misshandelt und immer rechtzeitig vor ihrem Total-Zusammenbruch austauscht, wird man keine Probleme wegen kurzgeschlossener Zellen haben. Insofern wäre es wirtschaftlich unsinnig, jetzt extra Technik einzusetzen, um Zellen mit erhöhter Selbstentladung zu detektieren und dann ggf. aus einem Batterieverbund heraus zu lösen. Man kann das natürlich machen, aber der technische Aufwand beträgt ein Vielfaches dessen, was es kostet, die Batterien rechtzeitig gegen neue auszutauschen. Das mag im Einzelfall bei der teuren Lithium-Akkutechnik sinnvoll sein, aber bei Bleiakkus nicht.


    Übrigens: Akkus gelten definitionsgemäß als "am Ende ihrer Lebensdauer angekommen", wenn ihre Kapazität nur noch 80% des Nennwertes entspricht. Das dauert höchstens ein paar Jahre, aber auf jeden Fall ist das viel früher der Fall, als die Meisten das wahrhaben wollen. Über die Unsitte, mit uralten, verbrauchten Akkus herumzufahren, die nur noch 30% Kapazität oder gar noch weniger aufweisen, braucht man in diesem Zusammenhang also nicht weiter zu debattieren. Man fährt auch keine Reifen bis auf die Karkasse ab. Und falls doch, sollte man mit Ausfällen rechnen...


    Aber noch einmal zum Prinzip: Beim Laden einer Batterie, die eine kurzgeschlossene Zelle aufweist, würde sich die Ladespannung auf die verbleibenden Zellen verteilen. Diese würden dann mit zu hoher Ladespannung beaufschlagt, was sie schnell zu kochen bringen würde. Allerdings sind Zellenkurzschlüsse meist keine "richtig harten" Kurzschlüsse, sondern nur Zellen mit stark erhöhter Selbstentladerate, die sich also oft noch laden lassen und dabei eine Spannungslage von deutlich mehr als Null Volt annehmen, nur dass sie sich ziemlich schnell wieder selbsttätig bis auf Null entladen.


    Bei einer parallelen Batterie-Verbundschaltung führt ein solcher Zellendefekt natürlich zu dem Problem, dass eine fünfzellige Batterie einer sechszelligen nicht so gut parallel zu schalten ist, denn es wird sich die sechszellige zwangsläufig durch die niedrigere Spannung der fünfzelligen Entladen. Das lässt sich nur vermeiden, in dem man die Parallelschaltung auftrennt. Es gibt auf dem Consumer-Markt jedoch keine Geräte, die das automatisiert tun. Der Kosten halber. Immerhin müsste der komplette Strom über solche Trenn-Schalter fließen, was sie eben aufwändig und teuer macht. Zudem bräuchte man für jede einzelne Batterie einen solchen Trenn-Schalter. Das gibt letztlich keiner aus, nur um den Folgen von Zellenkurzschlüssen vorzubeugen, wenn es sich nicht gerade um Batterien in Satelliten oder Raumsonden handelt.


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom,


    danke für den Hinweis. Jetzt ist mir das absolut klar. Ich hatte gedacht es mit dem Mosfet geregelt zu bekommen. Der Händler musste vor 4 Jahren die Batterien wechseln. Er hat dann wohl das billigste genommen, was zu bekommen war - es ist natürlich nicht auszuschließen, dass er gebrauchte Batterien verwendet hat.


    Hier war es definitiv so, dass eine Batterie die andere über Nacht geleert hat und dann war eben überhaupt nichts mehr zu machen.


    OK, ich glaube aber trotzdem, dass sich das doch wohl im vertretbaren Rahmen lösen lässt.


    Nehmen wir an, jede Batterie wird während des Ladens über einen Zeitschalter in regelmäßigen Abständen für einige Sekunden von einer Batteriebank getrennt und auf eine Last geschaltet. Bei einem Defekt bricht die Spannung dann ganz schnell ein. Damit könnte festgestellt werden ob die Batterie OK ist. Ist sie nicht OK, bleibt sie bis zu einem Reset getrennt und gibt Alarm. Das lässt sich doch sehr einfach in einem Microcontroller unterbringen der z.B. eine Gruppe von Mosfet ansteuert. Wir haben in der Notleuchtenbranche auf diese Art die Kapazität der Akkus von Einzelleuchten recht genau geprüft.


    Im Ruhezustand kann man das dann auch noch als Batteriehauptschalter verwenden. Das dürfte doch mit wenig Geld zu realisieren sein. Geht nicht, gibt's nicht.


    Mike

  • Sowas ist teuer! Immerhin muss man Ströme, die in zwei Richtungen fließen können und wohl wenigstens(!) mit 100A veranschlagt werden müssen, verlustarm und zerstörungsfrei durchleiten können und zweitens darf das Gerät selbst nur ganz wenig Strom verbrauchen. Und drittens muss man softwäremäßig ziemlich viel probieren und testen, um solche automatisierten zyklischen Tests nicht dann durchzuführen, wenn gerade hohe Lasten abgefordert werden, oder die Ladung abläuft. Kniffelig! Wenn man dann noch überlegt, wie viele solche Geräte wohl pro Jahr zu welchem Preis abzusetzen sind, dann wird zumindest mir schwarz vor Augen. Für das gleiche Geld kauft man sich immerhin zwei bis drei neue Batteriebänke.


    Grüße, Tom

  • Hallo Tom,


    ich habe jetzt eine Schaltung gesehen, die eine Batterie Bidirektional abschalten kann.


    http://www.photovoltaikforum.c…chalter-100a-t104583.html


    Jede Batterie bekommt so einen Schalter. Damit kann ich über einen kleinen Microcontroller eine Batterie abschalten und meine Messung durchführen.


    Eine andere Idee war, einen Allegro ACS758 in jede Batterie einzufügen und beim Entladen den Strom zu kontrollieren. Eine defekte Batterie liefert kaum noch etwas und kann dann sofort abgeschaltet werden. Das werde ich in die engere Wahl nehmen. Ich muss jetzt noch einen MC finden wo ich das mit meinem Wissenstand dann auch umsetzten kann.


    Mike



    Es geht also doch mit geringen Mitteln.

  • Der Controller wird in der Tat nicht viel kosten, aber die Leistungsschalter selbst sind wegen der Hochstromtechnik doch recht aufwändig zu fertigen, jedenfalls wenn sie verlustarm und zuverlässig arbeiten sollen.


    Ich kann aber noch immer nicht so recht nachvollziehen, wo genau der Vorteil einzeln schaltbarer Batterien liegt, denn ein Zellenkurzschluss tritt unter normalen Umständen ja gar nicht auf. Unter "normalen Umständen" verstehe ich den Betrieb von Batterien innerhalb deren zulässigen Parameter sowie einer vernünftigen Gebrauchsdauer. Also keine Tiefentladungen, keine Überladungen und kein Betrieb über 10 Jahre oder noch länger, weil andernfalls das Ausfallrisiko zwangsläufig stark ansteigt. In meinen Kundenkontakten der letzten 15 Jahre war die Einzelabsicherung von Batterien in Batteriebänken zwecks Kontrolle und Steigerung der Ausfallsicherheit auch nie ein Thema. Bei großen Batteriebänken mit 10 und mehr Batterien vielleicht, aber bei zweien?


    Wie wär's denn mit einem einfachen Batteriemonitor? Da sieht man doch sofort, wenn etwas nicht stimmt.


    Aber bitte: Sei ein Pionier, bau Dir das auf und dann berichte, ob's Dich glücklicher gemacht hat. :thumbup:


    Grüße, Tom

  • Hallo,
    ich selbst habe zwei Batterien für das Bordnetz meines Wohnmobiles im Einsatz. Beide Batterien sind an unterschiedlichen Plätzen eingebaut und die Batterien sind auch unterschiedlich alt bzw. nicht vom gleichen Typ. Ich habe eine Schaltung entwickelt, die die beiden Batterien voll automatisch entkoppeln und gleichermaßen bei einer angeschossenen Last belasten. Sollte eine Batterie defekt sein, wird die andere dadurch nicht belastet.
    Falls interesse besteht, das System findet man bei ebay-Kleinanzeigen...


    LS


    Edit Tom: Ich hab den Link mal entfernt. Ein gewerbliches "Privatangebot", ohne Steuern, ohne Sachmängelhaftung, ohne Rückgabemöglichkeit und natürlich komplett ohne Einhaltung aller für Hersteller und Inverkehrbringer von Elektrogeräten geltenden Vorschriften. ;(

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