2 Akkus parallel geschaltet betreiben

Diskutiere 2 Akkus parallel geschaltet betreiben im Akkus, Batteriemanagement (BMS), Ladegeräte Forum im Bereich Diskussionen; Sag ich doch. Dioden sind nur bei Vergesslichen dringend notwendig. o_O ;)
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flachlandbiker

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Es ist egal wie unterschiedlich die Akkus sind. Die Spannung ist per Definition gleich. Der Strom teilt sich gemäss dem Innenwiderstand auf. Soll heissen, es ist nicht so dass einer der beiden Akkus ein Defizit irgend einer Art aufbaut. Der Spannungsunterschied den man evtl. beobachtet wenn man die Akkus trennt und misst kommt von der unterschiedlichen "Erholungszeit" die unterschiedliche Zellen haben.
Das stimmt so nicht. Natürlich ist die Spannung an den Anschlüssen zu jedem Zeitpunkt gleich (Klemmenspannung). Dabei gilt immer
UKL = U0 + RI x I (für jeden Akku mit unterschiedlichen Werten der Parameter). Wenn der Akku mit dem geringen Innenwiderstand eine geringere Kapazität hat (z.B. 2P Hochstrom-Zellen als Extender an einem alten 4P-Akku mit hohem Innenwiderstand) sinkt dessen interne ("chemische") Spannung U0 unter den Wert der internen Spannung des alten Akkus. Deswegen fließt bei Entlastung der Ausgleichsstrom vom "schlechten" zum "guten" Akku. Mit einer "Erholung" hat das nichts zu tun. Die Spannungsdifferenz besteht auch 5 Stunden nach dem Trennen noch. Wenn die Akkus 5 Stunden nach dem Trennen wieder verbunden werden, fließt auch der Ausgleichsstrom.
Wie @Ewi2435 richtig beschrieben hat, kann bei stark unterschiedlichen Akkus der Ausgleichstrom auch höhere Werte annehmen.
 
SvenVelo

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Parallel geschaltete Akkus sollten neben der selben Spannung natürlich möglichst auch die selbe Amperstärke haben... oder?! Also ich habe anfangs die Erfahrung gemacht, dass parallel geschaltete Akkus sich gegenseitig entladen. Ich hatte mal auf einer längeren Tour einen Rangeextender parallel angeschlossen. Obwohl der 2. Akku nicht eingeschaltet war und nicht freigeschaltet war, hat sich der 1. Akku ziemlich krass am 2. bedient. Das habe ich gemerkt, als ich Akku 1 ausgeschaltet und dann Akku 2 angeschaltet hatte, war ich doch von frischen 100 % ausgegangen... pustekuchen...! Akku 1 hatte sich knapp 30 % Kapazität von Akku 2 über die direkte Strombuchse geklaut! Fazit: habe einen extra Schalter zwischen Akku 2 und Zuleitung gebaut... jetzt fließt auch kein Strom mehr, solange ich es nicht möchte!
 
Ewi2435

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Parallel geschaltete Akkus sollten neben der selben Spannung natürlich möglichst auch die selbe Amperstärke haben... oder?! Also ich habe anfangs die Erfahrung gemacht, dass parallel geschaltete Akkus sich gegenseitig entladen. Ich hatte mal auf einer längeren Tour einen Rangeextender parallel angeschlossen. Obwohl der 2. Akku nicht eingeschaltet war und nicht freigeschaltet war, hat sich der 1. Akku ziemlich krass am 2. bedient. Das habe ich gemerkt, als ich Akku 1 ausgeschaltet und dann Akku 2 angeschaltet hatte, war ich doch von frischen 100 % ausgegangen... pustekuchen...! Akku 1 hatte sich knapp 30 % Kapazität von Akku 2 über die direkte Strombuchse geklaut! Fazit: habe einen extra Schalter zwischen Akku 2 und Zuleitung gebaut... jetzt fließt auch kein Strom mehr, solange ich es nicht möchte!
Die Gesamtmenge bleibt aber die gleiche. Ist ja nicht so das was verloren geht.
 
onemintyulep

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sinkt dessen interne ("chemische") Spannung U0
Wäre mir neu. Vor allem weiss ich nicht was eine interne chemische Spannung sein soll. Die Zelle hat nur eine Spannung, die sich aus ihrer Gesamtkonstruktion ergibt? Wenn man die Last wegnimmt steigt die Spannung, aber bei beiden Akkus umgekehrt proportional zu ihrem Innenwiderstand, so wie sich zuvor der Strom verteilt hat?
Ich muss zugeben dass ich nie das Experiment gemacht habe parallelgeschaltete Akkus zu trennen und dann einzeln zu messen. Was ich aber schon beobachtet habe sind die minutenlangen "Erholungszeiten" wenn man manche Akkus entlastet.
 
camper510

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Parallel geschaltete Akkus sollten neben der selben Spannung natürlich möglichst auch die selbe Amperstärke haben... oder?!
Nö, ich kombiniere einen 12s4P mit einem 12s2p und es sind auch noch unterschiedliche Zellen drin. Hauptsache, die Spannung ist beim parallel schalten gleich.
 
camper510

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Deswegen fließt bei Entlastung der Ausgleichsstrom vom "schlechten" zum "guten" Akku. Mit einer "Erholung" hat das nichts zu tun. Die Spannungsdifferenz besteht auch 5 Stunden nach dem Trennen noch. Wenn die Akkus 5 Stunden nach dem Trennen wieder verbunden werden, fließt auch der Ausgleichsstrom.
Darum sollte man die Akkus nach der Fahrt ja auch nicht sofort trennen. Ich lade sie deswegen meist noch eingebaut zusammen auf, bevor ich sie wieder trenne.
 
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Das klingt interessant. @SvenVelo : Kannst Du diese Erfahrung quantifizieren?
Es Entlädt sich immer nur einer während der andere geladen wird.

Diesen "entladen" Effekt gibt es höchstens bei Nimh oder Bleiakkus weil deren Umladeprozess satte Verluste erzeugen. Wenn nun hier auch noch die Ruhespannung nach dem Laden der Akkus durch die Chemische Zusammensetzung leicht unterschiedlich ist entladen die sich gegenseitig.

Da Lithium Akkus aber genau die Ladespannung annehmen gibt es keine Verluste. Es fließt ein Strom bis beide Spannungen exakt gleich sind.

bezogen auf die Amperestunden (Ah) geht hier NICHTS verloren.

Einzig bei Stromfluss kann ein kleiner Verlust auf der Verkabelung und im Innenwiderstand der Zellen auftreten (Spannungsabfall*Strom). Daher wäre es besser wenn jeder Akku seine Leistung direkt dem Antrieb zuführt statt erst den anderen Akku zu laden. Aber das ist doch eher vernachlässigbar.
 
Glücksrad

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Das entspricht auch meinem Kenntnisstand.
 
SvenVelo

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Es Entlädt sich immer nur einer während der andere geladen wird.

Diesen "entladen" Effekt gibt es höchstens bei Nimh oder Bleiakkus weil deren Umladeprozess satte Verluste erzeugen. Wenn nun hier auch noch die Ruhespannung nach dem Laden der Akkus durch die Chemische Zusammensetzung leicht unterschiedlich ist entladen die sich gegenseitig.

Da Lithium Akkus aber genau die Ladespannung annehmen gibt es keine Verluste. Es fließt ein Strom bis beide Spannungen exakt gleich sind.

bezogen auf die Amperestunden (Ah) geht hier NICHTS verloren.

Einzig bei Stromfluss kann ein kleiner Verlust auf der Verkabelung und im Innenwiderstand der Zellen auftreten (Spannungsabfall*Strom). Daher wäre es besser wenn jeder Akku seine Leistung direkt dem Antrieb zuführt statt erst den anderen Akku zu laden. Aber das ist doch eher vernachlässigbar.
super 👍 danke das hat meinen alten Kfz Blei Nimh Akku Wissensstand enorm erweitert! Wusste ich nicht... zum Thema Akku direkt zum Antrieb: ich habe die stromführenden Enden jeweils mit +/- vom Controller verbunden. Der Hauptakku mit 48 V 20 Ah ist permanent u direkt am Controller verbunden, hat allerdings einen eigenen BMS An-Ausschalter für die Strombuchsen. Den Gepäckträger 2. Akku mit 48 V 17,5 Ah kann ich per Zwischenschalter und eigenem An/-Ausschalter dazuschalten oder eben auch alleine separat leer fahren... und hier bin ich der Meinung, dass wenn Akku 1 leer gefahren wird, Akku 2 dazu geschaltet wird, Strom in den leeren Akku „zurück fließt...“ und da dieser nicht angeschaltet ist, die Energie zum Laden nimmt, sie aber nicht an den Controller/Antrieb gibt... und, dass Akku 2 dann folglich weniger Reichweite bringt, da ja ein Teil der Kapazität in den Akku 1 wandert.. so hatte ich vermutet...???!

Lieben Gruss Sven
 
Ewi2435

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Ja moment,

Wenn du Akku 1 natürlich über das BMS Abschaltest (was beim Entladeausgang nur zum Entladen geht). Schädigst du nicht nur die Zellen sondern zerstörst du ggbfs das BMS da es über den abgeschalteten MOSFET zurück läuft.

Dann ist die Energie nicht nutzbar weil der Akku abgeschaltet ist. Solchen Quatsch sollte man nie machen. Wenn dann direkt beide geladen zusammenlegen und auch nutzen. Schont beide Akkus und ermöglicht mehr Reichweite als die einzeln zu nutzen.

Der Originalakku agiert hier wie ein Rückschlagventil wenn das BMS aus ist. Strom kann in den Akku hinein aber nicht mehr raus. Hinzu kommt das der Strom in diesen Moment SEHR hoch ist. Vermutlich über dem zulässigen Ladestrom. Für diesen Zweck gibt es spezielle BMS. Aber wie gesagt die Energie ist nicht weg, nur verlagert.

Die Bodydiode im BMS die aktiv wird weil das BMS aus ist wird dabei vermutlich super heiß. 10A*0,7V = 7W -> nicht gut.
 
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flachlandbiker

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Wäre mir neu. Vor allem weiss ich nicht was eine interne chemische Spannung sein soll. Die Zelle hat nur eine Spannung, die sich aus ihrer Gesamtkonstruktion ergibt? Wenn man die Last wegnimmt steigt die Spannung, aber bei beiden Akkus umgekehrt proportional zu ihrem Innenwiderstand, so wie sich zuvor der Strom verteilt hat?
Ich muss zugeben dass ich nie das Experiment gemacht habe parallelgeschaltete Akkus zu trennen und dann einzeln zu messen. Was ich aber schon beobachtet habe sind die minutenlangen "Erholungszeiten" wenn man manche Akkus entlastet.
Das Experiment mit den parallelgeschalteten Akkus, die sofort nach einer starken Belastung getrennte werden, kann man ja leicht machen. Wenn es einen "guten" und einen "schlechten" Akku gibt, ist die Leerlaufspannung hinterher nicht gleich (beim "guten" geringer).

Sicher "gibt" es nur eine Spannung an den Anschlüssen. Es "gibt" aber auch keinen Innenwiderstand.

Mit interne, "chemische" Spannung meine ich die Spannung, die sich durch das Gleichgewicht der chemischen Reaktion ergibt. Diese hängt vom Ladezustand ab (also vom SOC, state of charge). Wenn man lange genug wartet, ist sie identisch mit der Leerlaufspannung.
Der Innenwiderstand (,den es ja nicht "gibt", ist nur ein Modell) beschreibt, wie schnell die chemische Reaktion Elektronen "nachliefern" kann.
Zu jedem Zeitpunkt ergibt sich innerhalb dieses Modells die "wirkliche" Spannung an den Anschlüssen als Summe der beiden Komponenten.
(UKL = U0 + RI x I). Die Summe ist bei parallel geschalteten Akkus zu jedem Zeitpunkt gleich. Aber bei unterschiedlichen Akkus nicht die beiden Komponenten "chemische Spannung" und "Innenwiderstand mal Stromstärke".

Durch das Trennen der Akkus sofort nach der Belastung wird die "chemische Spannung" der Akkus "eingefroren" und als Leerlaufspannung messbar. (Und das auf Dauer. Die Akkuspannung bleibt ungleich, bis die Akkus wieder verbunden werden.)
 
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Es "gibt" aber auch keinen Innenwiderstand.
Na da sind wir uns ja einig. Hast du mal einen Link zu dem Modell mit der U0? Mir war schon klar dass da verschiedene Spannungsquellen mit unterschiedlichem dynamischen Verhalten drin stecken, nicht aber das welche davon "sitzenbleiben" :)
 
RF48

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Hallo, wie schon geschrieben, möchte ich mein Binova Rad gerne mit einem Extender ausstatten.
Dafür habe ich mir zwei dieser Dioden besorgt, die auch noch gut in die Akkus reinpassen. Ich hab das Ganze mal aufgezeichnet.
Könntet ihr euch den Plan mal anschauen, ob ich da noch Denkfehler drin hab? Bin schon länger aus der Elektronik raus, und das Alter fordert auch seinen Tribut.
Extenderschaltung.jpg

So müsste ich doch nur mit dem originalen Binova fahren können oder mit beiden Akkus. Laden würde ich getrennt. Der Extender soll normalerweise in meinem anderen Bike werkeln.
 
gentlerider

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Sicher naheliegend von der Überlegung unter reinen Kostenaspekten her die parallele Verwendung von zwei Akkus zur Reichweitenerhöhung mit minimalem Bauteileaufwand erreichen zu wollen.

Müßte man nicht beispielsweise bei der Bosch Dual Akku Option, ein Feature zwar nur verfügbar ausschliesslich in ab Werk Konfiguration, in Wirklichkeit davon ausgehen müssen, daß die Dinge scheints aus guten Gründen doch für einen sicheren Betrieb etwas komplizierter liegen.

Bosch verwendet ja bekanntlich durchweg Smart BMS, die eine bestmögliche Kontrolle über den momentanen Akkustatus bereitstellen.

Der Entladeablauf erfolgt hier unter unter der Voraussetzung speziell vernetzter BMS Versionen dergestalt, daß sequentiell sprich abwechselnd jeweils nur ein Akku kontrolliert entladen wird und erst bei einer Ladedifferenz von etwa 10 % wieder auf das andere System umgeschaltet wird.

Es wird dabei mit der Zielsetzung der Lebensdaueroptimierung und Reichweitenerhöhung nicht nur während der Fahrt, sondern auch im Ladeprozess selbst umgeschaltet, um eine praktisch gleichmäßige und hierfür günstige Verteilung der Belastung zu bewerkstelligen.

Die alternierende Dual Akku Verfahrensweise erlaubt es auch Bosch Akkus unterschiedlicher Kapazität (400er,500er) miteinander zu kombinieren.
 
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flachlandbiker

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Na da sind wir uns ja einig. Hast du mal einen Link zu dem Modell mit der U0? Mir war schon klar dass da verschiedene Spannungsquellen mit unterschiedlichem dynamischen Verhalten drin stecken, nicht aber das welche davon "sitzenbleiben" :)
Ich habe das nicht auf Basis einer Internet-Quelle beschrieben. Wenn Du nach Batterie, Ersatzschaltbild, Innenwiderstand suchst, erhälst Du viele Treffer, die das einfache Modell auf Schul-Niveau erläutern.
Bei jedem galvanischen Element (egal, welche Chemie) stellt sich (ev. auch stark abhängig vom Ladezustand, wie bei unseren Li-Zellen) im Ruhezustand (Leerlauf) ein elektrochemisches Gleichgewicht ein, das eine bestimmte Spannung zwischen Anode und Kathode bewirkt. Die Leerlaufspannung ist im Modell gleich U0. Wenn Entladestrom fließt, muss die chemische Reaktion (incl. Ionentransport im Elektrolyten und den aktiven Materialien) immer genügend Elektronen am Minuspol "nachliefern", damit die Spannung erhalten bleibt. Das gelingt nicht beliebig schnell. Dadurch wird das Ladungsungleichgewicht geringer, die Klemmenspannung sinkt unter Belastung. Diese Phänomen wird als Innenwiderstand modelliert (gedachter Spannungsabfall am Innenwiderstand). Bei Entladung sinkt aber auch U0 mit geringer werdenden SOC (sehr deutlich zumindest bei Li-Zellen, sonst würden die "Kapazitäts"-Anzeigen durch ein paar LED überhaupt nicht funktonieren).
Zur Ursprungsdiskussion: Je nach Kapazität und Innenwiderstand (näherungsweise abhängig von der "internen Ionen-Transport-Fähigkeit"), kann das U0 der beiden Akkus bei paralleler Entladung unterschiedlich werden. Und dann entweder so bleiben, wenn die Akkus getrennt werden. Oder sich wieder ausgleichen, wenn die Akkus zusammen bleiben (Ausgleichsstrom).

Man kann Akkus auch durch aufwändigere Modelle modellieren. Bei wechselnder Belastung gibt es auch Vorgänge, die sich wie kapazitive und/oder induktive Bauelemente verhalten.
Ich habe das hier gefunden, mich da aber nicht reingekniet ...... Ich müsste dann das Rechnen mit komplexen Widerständen und Differentialgleichungen wieder auffrischen.
https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=13&ved=2ahUKEwjq-fKk8YXnAhXHyaQKHSZwAm4QFjAMegQIARAC&url=https://mediatum.ub.tum.de/doc/1162416/&usg=AOvVaw0FdqbNScZFnmqfV3_uD_GK
 
jm1374

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Es wird dabei mit der Zielsetzung der Lebensdaueroptimierung und Reichweitenerhöhung nicht nur während der Fahrt, sondern auch im Ladeprozess selbst umgeschaltet, um eine praktisch gleichmäßige und hierfür günstige Verteilung der Belastung zu bewerkstelligen.
Mit der Lösung von Bosch wird weder die Lebensdauer noch die Reichweite verbessert. Es wäre sehr viel vorteilhafter für beide Akkus wenn sie parallel ent- und geladen werden würden. So wird jede einzelne Zelle dauerhaft mit weniger Strom belastet. Die gleichmässige Verteilung und Überwachung kann trotzdem über BMS erfolgen. Auch kann intern vorm Zusammenschalten der Akkus die Spannung kontrolliert werden und bei zu grosser Abweichung wird erst der vollere Akku allein benutzt, bis die Spannung gleich ist.

Diese Wechselschaltung von Bosch ist Humbug und soll verhindern dass die Akkus signifikant länger nutzbar sind.
 
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2 Akkus parallel geschaltet betreiben

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