Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mal wieder: Parallelschaltung von LiIon-Akkus


von Vancouver (vancouver)


Lesenswert?

Das Thema wurde ja schon oft diskutiert. Ich will zwei 18650-Akkus 
parallel an einem gemeinsamen Lade/Entladecontrollermodul betreiben (um 
die Kapazität zu erhöhen, nicht den Strom). Die beiden Akkus müssen dazu 
möglichst identisch sein und am Anfang den gleichen Ladezustand 
aufweisen, soweit klar.

Aber der Zustand der Akkus ändert sich ja mit der Zeit, der 
Innenwiderstand wird größer, die Kapazität kleiner, und das vermutlich 
nicht für beide Akkus gleichermaßen. Nach ein paar Jahren Betrieb sind 
die Akkus also durchaus "verschieden". Wird das nicht zu einem Problem 
bei der Parallelschaltung?

Irgendjemand hat vorgeschlagen, beide Akkus jeweils mit einer 
Schmelzsicherung abzusichern um zu große Ausgleichsströme zu vermeiden. 
Ist das sinnvoll?

: Verschoben durch Moderator
von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Vancouver schrieb:
> Irgendjemand hat vorgeschlagen, beide Akkus jeweils mit einer
> Schmelzsicherung abzusichern um zu große Ausgleichsströme zu vermeiden.
> Ist das sinnvoll?

Ausgleichströme fließen nur, wenn die Akkus eine unterschiedliche 
Spannung aufweisen. Wo soll die herkommen, solange sie parallel 
geschaltet sind?
Das Problem von hohen Ausgleichsströmen gibt es nur in dem Moment, wo 
die beiden Akkus verbunden werden.

von Jörg R. (solar77)


Lesenswert?

Vancouver schrieb:
> Irgendjemand hat vorgeschlagen, beide Akkus jeweils mit einer
> Schmelzsicherung abzusichern um zu große Ausgleichsströme zu vermeiden.
> Ist das sinnvoll?

Sinnvoll ist es 2 absolut baugleiche und gleichaltrige Akkus zu 
verwenden.

von Rahul D. (rahul)


Lesenswert?

Vancouver schrieb:
> Wird das nicht zu einem Problem
> bei der Parallelschaltung?

Es fließt höchstens ein Ausgleichsstrom. Und die mit dem höheren 
Innenwiderstand wird wärmer.

von Vancouver (vancouver)


Lesenswert?

Rainer W. schrieb:

> Ausgleichströme fließen nur, wenn die Akkus eine unterschiedliche
> Spannung aufweisen. Wo soll die herkommen, solange sie parallel
> geschaltet sind?
> Das Problem von hohen Ausgleichsströmen gibt es nur in dem Moment, wo
> die beiden Akkus verbunden werden.

Was ist, wenn nach ein paar Jahren einer der Akkus sagen wir nur noch 
50% seiner Kapazität hat, während der andere noch länger durchhält? Dann 
wird (im ausgeschalteten Zustand) der eine Akku versuchen, den anderen 
zu laden, folglich fließt ein Ausgleichsstrom. Der sollte halt nicht so 
groß werden, dass irgendwas zum Teufel geht.

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Vancouver schrieb:
> Was ist, wenn nach ein paar Jahren einer der Akkus sagen wir nur noch
> 50% seiner Kapazität hat, während der andere noch länger durchhält?

Nichts ist. Der schwächere Akku wird schwächer entladen.
Vergleiche es mit der Parallelschaltung von zwei Elkos unterschiedlicher 
Größe.
Oder auch ganz extrem: 10 µF + 100 nF ;-)

von Rahul D. (rahul)


Lesenswert?

Vancouver schrieb:
> Was ist, wenn nach ein paar Jahren einer der Akkus sagen wir nur noch
> 50% seiner Kapazität hat, während der andere noch länger durchhält? Dann
> wird (im ausgeschalteten Zustand) der eine Akku versuchen, den anderen
> zu laden, folglich fließt ein Ausgleichsstrom. Der sollte halt nicht so
> groß werden, dass irgendwas zum Teufel geht.

Das würde ja nur passieren, wenn die deine Akkus zum Entladen trennen 
würdest.
Dann müsstest du sie auch getrennt laden.

Du willst sie aber doch permanent zusammenschalten.
Dann verhalten sie sich immer wie eine größere Zelle (ab dem Zeitpunkt 
des Zusammenschaltens).

von Vancouver (vancouver)


Lesenswert?

Ich meinte nicht unterschiedliche Ladezustände, sondern unterschiedliche 
Kapazitäten aufgrund von Alterung. Der eine Akku hat nach 5 Jahren 
vielleicht noch 2500mAh, der andere nur noch 1500mAh, weiter lässt er 
sich nicht aufladen. Der typische Kapazitätsverlust eben. Ich habe hier 
18650er aus einem alten Laptop-Akkupack liegen, die haben gerade mal 
noch 300mAh, mehr laden die nicht, und sind entsprechend nach kurzer 
Zeit leer.

Wenn ich zwei anfangs identische Akkus parallelschalte, die aber 
unterschiedlich altern, sodass nach ein paar Jahren der eine nur noch 
einen Bruchteil seiner Anfangskapazität hat, dann kommt es nach meinem 
Verständnis bei der Parallelschaltung zu Ausgleichsströmen.

von Mi N. (msx)


Lesenswert?

Vancouver schrieb:
> dann kommt es nach meinem
> Verständnis bei der Parallelschaltung zu Ausgleichsströmen.

Dann müßte die Spannung der beiden Zellen ja unterschiedlich werden. 
Eine Zelle kann sogar völlig taub werden, ohne daß dadurch 
Ausgleichströme fließen.
Betrachte doch eine Akku-Zelle als interne Paralleschaltung von ganz 
vielen kleinen Zellen.
Jetzt ist aber Ruhe ;-)

von Ralf X. (ralf0815)


Lesenswert?

Prinziepiell können alle 3,6/3,7V LiIon-Zellen parallel betrieben 
werden.
Das einzige Problem tritt ein, wenn eine Zelle irgendwann "durchbrennt", 
sprich einen Kurzen aufweist.
In dem Augenblick wird auch die gesamte Energie der parallelen Zellen 
darüber ggf. schlagartig entladen, was dann natürlich zu einem 
entsprechenden Brand führen kann.
Typischerweise tritt das beim Laden auf, vorzugsweise wenn der 
Ladezustand schon weit oben ist.
Im Lastfall sorgt ein Zellschluss idR nur für grösseren Schaden, wenn es 
sich bei dem Akkupack um eine grössere Serienschaltung mit 
unzureichendem BSM handelt.

von Vancouver (vancouver)


Lesenswert?

Mi N. schrieb:

> Jetzt ist aber Ruhe ;-)

Ich hör ja schon auf :-) Danke für eure Antworten.

von Armin X. (werweiswas)


Lesenswert?

Ralf X. schrieb:
> Das einzige Problem tritt ein, wenn eine Zelle irgendwann "durchbrennt",
> sprich einen Kurzen aufweist.

Dagegen haben Markenzellen ein sogenanntes CID eingebaut welches die 
Zelle bei entstehendem Überdruck, sowie teilweise auch bei 
Übertemperatur, dauerhaft elektrisch trennt...

von Rainer W. (rawi)


Lesenswert?

Vancouver schrieb:
> Was ist, wenn nach ein paar Jahren einer der Akkus sagen wir nur noch
> 50% seiner Kapazität hat, während der andere noch länger durchhält?

Du darfst die Akkus nicht trennen. Solange sie verbunden sind, kann sich 
keine Differenzspannung aufbauen.

von Vancouver (vancouver)


Lesenswert?

Armin X. schrieb:
>
> Dagegen haben Markenzellen ein sogenanntes CID eingebaut welches die
> Zelle bei entstehendem Überdruck, sowie teilweise auch bei
> Übertemperatur, dauerhaft elektrisch trennt...

Das ist interessant, ich habe einen neuen 18650-Akku, der nach dem 
zweiten Ladezyklus plötzlich komplett hochohmig wurde und sich nicht 
mher verwenden lässt. Das wird das CID ausgelöst haben. Keine Ahnung 
warum, ich vermute ein Produktionsfehler. Warm wurde er jedenfalls 
nicht.

von Obelix X. (obelix)


Lesenswert?

Vancouver schrieb:
> Wenn ich zwei anfangs identische Akkus parallelschalte, die aber
> unterschiedlich altern, sodass nach ein paar Jahren der eine nur noch
> einen Bruchteil seiner Anfangskapazität hat, dann kommt es nach meinem
> Verständnis bei der Parallelschaltung zu Ausgleichsströmen.

1. Du solltest zwei identische Zellen nehmen, die altern höchst 
wahrscheinlich auch gleich.

2. Der Kapazitätsverlust geht einher mit einem größer werdenden 
Innenwiderstand der Zellen. Du hast also eine Parallelschaltung der 
beiden Innenwiderstände. Genau so teilt sich auch der Lade- bzw. 
Entladestrom auf. Die schlechtere Zelle hat den größeren 
Innenwiderstand. Deswegen nimmt sie beim Laden weniger Energie auf als 
die bessere Zelle. Beim Entladen ist es genau umgekehrt. Die schlechte 
Zelle liefert weniger als 50% des Stroms. Die Spannung bleibt aber 
logischerweise immer gleich -> keine Ausgleichsströme.

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


Lesenswert?

Obelix X. schrieb:
> Vancouver schrieb:
>> Wenn ich zwei anfangs identische Akkus parallelschalte, die aber
>> unterschiedlich altern, sodass nach ein paar Jahren der eine nur noch
>> einen Bruchteil seiner Anfangskapazität hat, dann kommt es nach meinem
>> Verständnis bei der Parallelschaltung zu Ausgleichsströmen.
>

> 1. Du solltest zwei identische Zellen nehmen, die altern höchst
> wahrscheinlich auch gleich.
>

> 2. Der Kapazitätsverlust geht einher mit einem größer werdenden
> Innenwiderstand der Zellen. Du hast also eine Parallelschaltung der
> beiden Innenwiderstände. Genau so teilt sich auch der Lade- bzw.
> Entladestrom auf. Die schlechtere Zelle hat den größeren
> Innenwiderstand. Deswegen nimmt sie beim Laden weniger Energie auf als
> die bessere Zelle. Beim Entladen ist es genau umgekehrt. Die schlechte
> Zelle liefert weniger als 50% des Stroms. Die Spannung bleibt aber
> logischerweise immer gleich -> keine Ausgleichsströme.

LTSpice

von Udo S. (urschmitt)


Lesenswert?

Esmu P. schrieb:
> LTSpice

Da reicht nun wirklich Brain 1.0

von Esmu P. (Firma: privat) (max707)


Lesenswert?

Udo S. schrieb:
> Esmu P. schrieb:
>> LTSpice
>
> Da reicht nun wirklich Brain 1.0

Ich kann in deinen Kopp nicht rein schauen...

von Vancouver (vancouver)


Lesenswert?

Obelix X. schrieb:
> Der Kapazitätsverlust geht einher mit einem größer werdenden
> Innenwiderstand der Zellen. Du hast also eine Parallelschaltung der
> beiden Innenwiderstände. Genau so teilt sich auch der Lade- bzw.
> Entladestrom auf. Die schlechtere Zelle hat den größeren
> Innenwiderstand. Deswegen nimmt sie beim Laden weniger Energie auf als
> die bessere Zelle. Beim Entladen ist es genau umgekehrt. Die schlechte
> Zelle liefert weniger als 50% des Stroms. Die Spannung bleibt aber
> logischerweise immer gleich -> keine Ausgleichsströme.

Ah, das ist eine gute Erklärung. Ich denke jetzt habe ich es verstanden, 
danke!

von Thomas R. (thomasr)


Lesenswert?

Die allermeisten älteren (vor den Flachzellen) Laptop Akkus mit 18650 
haben zwei oder mehr Zellen hart parallel geschaltet, ohne jeden Schutz, 
Sicherung oder sonstwas dazwischen. Die schlechtere zieht halt die 
bessere irgendwann auf ihr Niveau runter bzw. in den Tod. Funktioniert 
so millionenfach in der Welt....

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.