24 Volt Batterie mit unterschiedlichen SOC - was passiert?

  • Man stelle sich eine 24 Volt Batterie aus 4x 12 Volt Blöcken vor. Zwei Blöcke in Reihe, davon zwei Strings parallel:


    A == 12 Volt (Block 1) == B == 12 Volt (Block 2) == C
    D == 12 Volt (Block 3) == E == 12 Volt (Block 4) == F


    A und D sind verbunden, C und F logischerweise auch.


    Was passiert nun, wenn die Blöcke vor dem Zusammenklemmen einen unterschiedlichen Ladezustand aufweisen? Nehmen wir an, Block 1 ist bei SOC 100 %, die anderen bei 75 %. Schon klar, dass man möglichst nur gleich alte/große sowie gleich geladene Blöcke derart verschalten sollte. Aber was wäre die Folge der Ungleichheit und der resultierenden Ausgleichsströme? Kommt es "nur" zu einer Angleichung der Ladezustände aller Blöcke, oder gibt es auch negative Auswirkungen - wo genau?


    Danke fürs Mitknobeln :mrgreen:


    Bastel

  • Ich nehme mal an das die Spannungen auch unterschiedlich sind. Es wird wohl ein "Ausgleichsstrom" fließen bis die Spannungen sich angeglichen haben.
    Was sonst passieren sollte kann ich nicht sagen oder wie hoch der Strom sein wird.

    Module: 10x80W + 6x130W Enjoy Solar Module (wird noch erweitert)
    Gestell: Marke Eigenbau
    Laderegler: Steca PR2020 + Steca PR3030 + Solar30
    Wechselrichter: Steca Solarix PI1100 (erweiterung geplant)
    Batterie: Hoppecke Stapler PzS 24V 465Ah + BMV 700

  • Moin Bastel,
    Richtig gut ist es natürlich nur wenn Du erstmal alle Blöcke parallel schaltest und vollständig lädst bzw. wartest bis sie sich
    vollständig angeglichen haben (dauert so sehr lange!) bevor Du sie wieder in Serie schaltest.
    Aber Deine Frage war ja was in dieser Anordnung passiert.
    Nur als grobe, sehr idealisierte Rechnung und bezieht sich auch nur auf die Spannung, nicht die Kapazität!
    Bl. 1(100%)+ Bl.2(75%) = 175%
    Bl. 3( 75%)+ Bl.3(75%) = 150%
    Da beide Strings parallel sind gleichen sie sich auf 175%+150%= 325%/2= 162,5% aus
    Wenn man davon dass Bl.1(-6,25%) undBl.2(-6,25%) gleichmäßig Ladung abgegeben haben hat also nun
    Bl.1(93,75%) Bl.2(68,75%)
    Bl.3(81,25%) Bl.4(81,25%)
    denn Bl.1 kann Bl.2 durch die Serienschaltung nicht laden!
    Erst wenn Du in Deinem Bild Pol "B" mit "E" verbindest wird es sagen wir mal besser.
    Mal schauen ob das so stimmt :mrgreen:
    lg,
    Philip

    Einmal editiert, zuletzt von e-zepp ()

  • Wir sind kollidiert kommen aber zu verschiedenen Ergebnissen. :D


    Da beide Strings nur an den Enden verbunden sind werden sich nur die Spannungen an den Enden angleichen. Dadurch sinkt die Spannung von Block1 und von Block2, die von Block3 und Block4 steigt.


    Idealfall:
    Nehmen wir an es sind 100 Ah Batterien, dann hat der String AC eine Restkapazität von 75 Ah, der String DF auch eine Restkapazität von 75 Ah. Die Restkapazität des Strings richtet sich immer nach dem schlechtesten Block/Zelle.


    Betrachtet man die Restkapazität der einzelnen Blöcke nach dem Ausgleich so hat Block1 93,75 Ah, Block2 68,75 Ah, Block3/4 haben jeweils 81,25 Ah. Daraus ergibt sich dann für String AC eine Restkapazität von 68,75 Ah und für String DF eine von 81,25 Ah. Ein vollständiger Ausgleich findet also nicht statt.


    Auch wenn man auch noch B und E verbinden würde hätten nicht alle Batterien den gleichen Ladezustand. Es würden sich Block 1 und 3 angleichen, Block 2 und 4 sind ja schon gleich. Block 1 und 3 hätten jeweils 87,5 Ah Restkapazität und 2/4 weiterhin 75 Ah. Damit haben dann aber zumindest die Strings die gleiche Restkapazität, die mit 75 Ah höher ist als bei den individuellen Strings.


    Will man wirklich ausgleichen dann müssen erst mal alle Batterien parallel geschaltet werden. Hier findet aber ein Ausgleich nur über eine sehr lange Zeit statt, da die Potentialdifferenz zu gering ist. Dies kann man beschleunigen indem man den Gesamtblock dann tatsächlich auf 100 % auflädt.

    Mobile Insel: PV 2kWp (mono), Solarregler 2xMPPsolar PCM5048 (MPPT), LiFePO4 1020Ah/25,6V, Lichtmaschine 4,2kW, Netzladegeräte 2xPhilippi AL30 24V, 2xKosun 6kW Sinus-WR 24V, Mastervolt Batteriemonitor BCM-III

    3 Mal editiert, zuletzt von egn ()

  • Bei einer Parallelschaltung von Pb-Zellen sollte man nur auf Zellebene die Parallelschaltung vornehmen. Das wird im Prinzip auch gemacht, wenn man größere Batterien baut. Dort werden dann die Platten parallel geschaltet.

    PV, BHKW, Speicher ecoBATT, Bilanzpunktregler ecoBPR, Wallbox ecoLOAD, Renault ZOE
    Rechnen hilft. Bleistift, Papier und Taschenrechner und man wird sich über einige Ergebnisse wundern
    Oscar Perdok GmbH - Gildeweg 14 - 46562 Voerde PV, Wallboxe und mehr

  • Ob jetzt auf Zell- oder Blockebene parallel geschalten wird ändert letztlich nichts am Ergebnis.

    Mobile Insel: PV 2kWp (mono), Solarregler 2xMPPsolar PCM5048 (MPPT), LiFePO4 1020Ah/25,6V, Lichtmaschine 4,2kW, Netzladegeräte 2xPhilippi AL30 24V, 2xKosun 6kW Sinus-WR 24V, Mastervolt Batteriemonitor BCM-III

  • Zitat von egn

    Wir sind kollidiert kommen aber zu verschiedenen Ergebnissen. :D


    :oops: , ja, weil ich falsch gerechnet habe. Mal schauen ob ich es noch ändern kann ...
    Ah, Sonne sein Dank, es ging :)
    lg,
    Philip

  • Zitat von e-zepp


    Wenn man davon dass Bl.1(-6,25%) undBl.2(-6,25%) gleichmäßig Ladung abgegeben haben hat also nun
    Bl.1(93,75%) Bl.2(68,75%)
    Bl.3(81,25%) Bl.4(81,25%)
    denn Bl.1 kann Bl.2 durch die Serienschaltung nicht laden!


    So ungefähr hab ich mir das auch gedacht :D Jetzt wäre noch spannend zu wissen, was eigentlich an Block 2 genau elektrochemisch passiert? Durch ihn fließt ja der Strom sozusagen hindurch, ohne ihn zu laden. Das wäre ja so, als würde ein Pol geladen und der andere entladen :lol: oder aber ich stehe auf dem Schlauch. Vielleicht können die Batterie-Experten das Geheimnis lüften ;-)


    Bastel

  • Er wird genauso entladen wie der Block 1, nur dass er schon auf einem niedrigeren SOC ist.

    Mobile Insel: PV 2kWp (mono), Solarregler 2xMPPsolar PCM5048 (MPPT), LiFePO4 1020Ah/25,6V, Lichtmaschine 4,2kW, Netzladegeräte 2xPhilippi AL30 24V, 2xKosun 6kW Sinus-WR 24V, Mastervolt Batteriemonitor BCM-III