Einführung:
Die zentrale Frage bei der Batteriereparatur und der Erweiterung von Lithium-Akkus ist, ob zwei oder mehr Lithium-Akkus in Reihe oder parallel geschaltet werden können. Falsche Verbindungen können nicht nur die Akkuleistung beeinträchtigen, sondern auch Sicherheitsrisiken wie Kurzschlüsse und Überhitzung verursachen. Im Folgenden werden wir die korrekten Methoden und Vorsichtsmaßnahmen für die Reihen- und Parallelschaltung von Lithium-Akkus detailliert analysieren.
Parallelschaltung von Lithium-Akkus: Gleiche Berücksichtigung von Bedingungen und Schutz
Die Parallelschaltung von Lithium-Akkus lässt sich in zwei Situationen unterteilen, wobei der Kernpunkt darin liegt, ob die Akkuparameter übereinstimmen und ob die notwendigen Schutzmaßnahmen getroffen wurden.
(1) Direkte Parallelschaltung bei übereinstimmenden Parametern
Wenn Spannung, Kapazität, Innenwiderstand, Zellmodell und sonstige Spezifikationen zweier Lithium-Akkus exakt übereinstimmen, können sie direkt parallel geschaltet werden. Beispielsweise lassen sich zwei Lithium-Akkus mit vier in Reihe geschalteten Zellen und einer Nennspannung von 12 V, sofern sie voll geladen sind und die gleiche Spannung aufweisen, parallel schalten, indem man ihre Pluspole mit den Pluspolen und ihre Minuspole mit den Minuspolen verbindet. Wichtig ist, dass jeder Akku über eine eigene Schutzschaltung verfügt, um Schutz vor Überladung, Tiefentladung und Kurzschluss zu gewährleisten.
(2) Paralleles Schema bei inkonsistenten Parametern
Bei der Reparatur von Akkus kommt es häufig vor, dass diese aus Zellen unterschiedlicher Chargen bestehen. Selbst bei gleicher Nennspannung (z. B. 12 V) unterscheiden sich Kapazität (50 Ah und 60 Ah) und Innenwiderstand. Eine direkte Parallelschaltung birgt in diesem Fall erhebliche Risiken: Bei unterschiedlichen Spannungen (z. B. 14 V und 12 V) lädt die Hochspannungsgruppe die Niederspannungsgruppe schnell auf. Gemäß dem Ohmschen Gesetz kann der Ladestrom bei einem Innenwiderstand von 2 Ω bis zu 1000 A erreichen, was leicht zu Überhitzung, Aufblähung oder sogar Brand führen kann.
Um dieser Situation zu begegnen, müssen parallele Schutzvorrichtungen hinzugefügt werden:
Wählen Sie eine Schutzplatine mit integrierter Strombegrenzungsfunktion: Einige hochwertige Schutzplatinen verfügen über eine Parallelstrombegrenzung, die den gegenseitigen Ladestrom automatisch in einem sicheren Bereich begrenzt.
Installation eines externen parallelen Strombegrenzungsmoduls: Falls die Schutzplatine diese Funktion nicht besitzt, kann ein zusätzliches professionelles Strombegrenzungsmodul konfiguriert werden, um den Strom auf einem angemessenen Niveau zu halten und eine sichere Verbindung zu gewährleisten.
Reihenschaltung von Lithium-Akkus: hohe Anforderungen und kundenspezifische Anpassung
Im Vergleich zur Parallelschaltung erfordert die Reihenschaltung von Lithium-Ionen-Akkus deutlich höhere Anforderungen an die Konsistenz der Akkus. Die Reihenschaltung ähnelt dem Zusammenbau der internen Batteriezellen in einem Akkupack und erfordert hochgradig konsistente Parameter wie Spannung, Kapazität, Innenwiderstand und Selbstentladungsrate zwischen den beiden Akkus. Andernfalls kann es zu einer ungleichmäßigen Spannungsverteilung kommen, die die Alterung leistungsschwacher Akkus beschleunigt.
Darüber hinaus entspricht die Gesamtspannung nach Reihenschaltung der Summe der Spannungen einer einzelnen Gruppe (z. B. zwei in Reihe geschaltete 12-V-Batterien für 24 V), was höhere Anforderungen an die Spannungsfestigkeit der MOSFETs in der Schutzplatine stellt. Herkömmliche Schutzplatinen sind üblicherweise nur für einzelne Spannungsgruppen geeignet. Bei Reihenschaltung ist es oft notwendig, spezielle Hochspannungsschutzplatinen zu entwickeln oder professionelle Batteriemanagementsysteme (BMS) zu wählen, die mehrere Stränge unterstützen, um die Sicherheit und Stabilität des in Reihe geschalteten Akkupacks während des Lade- und Entladevorgangs zu gewährleisten.
Sicherheitstipps und praktische Hinweise
Eine zufällige Reihen- und Parallelschaltung ist strengstens verboten: Lithium-Akkus verschiedener Marken und Chargen dürfen aufgrund von Unterschieden in den chemischen Eigenschaften und Herstellungsverfahren der Batteriezellen nicht ohne weitere Vorbehandlung direkt miteinander verbunden werden.
Regelmäßige Inspektion und Wartung: Beim Parallelsystem muss die Batteriespannung monatlich überprüft werden. Übersteigt die Differenz 0,3 V, muss die Batterie zum Ausgleich separat geladen werden. Für das Seriensystem wird ein aktiver Spannungsausgleich über das Batteriemanagementsystem (BMS) vierteljährlich empfohlen.
Wählen Sie hochwertiges Zubehör: Es ist notwendig, Schutzplatinen und ein nach UN38.3, CE usw. zertifiziertes BMS zu verwenden. Die Anschlussdrähte sollten entsprechend der Stromlast mit dem passenden Drahtdurchmesser gewählt werden, um eine Erwärmung durch Leitungsverluste zu vermeiden.
Der Betrieb von Lithium-Ionen-Akkus in Reihen- und Parallelschaltung erfordert höchste Sicherheit, die strikte Kontrolle der Akkuparameter und den Einsatz professioneller Schutzvorrichtungen. Die Beachtung dieser Punkte verbessert nicht nur die Effizienz der Akkureparatur, sondern gewährleistet auch den langfristig stabilen Betrieb von Lithium-Ionen-Akkus.
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Veröffentlichungsdatum: 23. Mai 2025