Wie man Batterien gleichzeitig in Reihe und parallel anschließt

In Energiesystemen wie großen netzunabhängigen Solaranlagen oder leistungsstarken Wohnmobilen benötigen Sie sowohl höhere Spannung als auch größere Kapazität. Dies wird mit einer Verdrahtungsmethode erreicht, die als Reihen-Parallel-Verbindung bezeichnet wird.

Diese leistungsstarke Konfiguration ermöglicht es Ihnen, ein maßgeschneidertes Batteriepacks zu erstellen, das genau den Anforderungen Ihres Systems entspricht. Obwohl der Name komplex klingt, ist der Prozess logisch und systematisch. Dieser Leitfaden zeigt Ihnen genau, wie Sie Batterien gleichzeitig in Reihe und parallel verschalten, mit klaren Schritt-für-Schritt-Beispielen für 4, 6 und 8 Batterien in Reihen-Parallel-Anordnungen.

Was ist eine Reihen-Parallel-Verbindung von Batterien

Das Verschalten von Batterien in Reihe und parallel ist die Kombination, die verwendet wird, um sowohl die Spannung als auch die Kapazität des Batteriepacks zu erhöhen. Mit dieser Anordnung erhöhen Sie nicht nur die Spannung, sondern verdoppeln auch die Kapazität, was sie für Systeme geeignet macht, die sowohl eine hohe Leistung als auch eine längere Laufzeit benötigen.

Zum Beispiel können vier 12V 100Ah Batterien in einer Reihen-Parallel-Konfiguration verdrahtet werden. Zuerst werden zwei Batteriepaaren in Reihe geschaltet, wodurch zwei Sets von 24V 100Ah entstehen. Dann werden diese beiden Sets parallel geschaltet, was zu einer endgültigen Batteriebank von 24V 200Ah führt. 

Wie man Batterien in Reihe und parallel verdrahtet (Beispiel mit 4 Batterien)

Als nächstes verwenden wir vier Batterien als Beispiel, um zu zeigen, wie man sie in einer Reihen-Parallel-Schaltung verdrahtet. Diese Schritt-für-Schritt-Anleitung zeigt, wie man die Batterien gruppiert, verbindet und enthält eine Schaltplanillustration.

Sicherheitsvorkehrungen für Reihen- und Parallelschaltungen von Batterien

1. Tragen Sie persönliche Schutzausrüstung (PSA)
   Tragen Sie stets isolierte Handschuhe und Schutzbrillen, um sich vor Stromschlägen, Säureverschüttungen oder Funken zu schützen. Vermeiden Sie das Tragen von Metallschmuck, Uhren oder Ringen, da diese versehentlich Batterieklemmen berühren und einen Kurzschluss verursachen können.
2. Verwenden Sie geeignete Werkzeuge und einen geeigneten Arbeitsbereich
   Verwenden Sie Werkzeuge mit isolierten Griffen, um versehentliche Kurzschlüsse zu vermeiden. Stellen Sie sicher, dass der Arbeitsbereich trocken, sauber und gut belüftet ist. Dies verringert das Risiko eines elektrischen Schlags und verhindert die Ansammlung brennbarer Gase, was besonders wichtig ist, wenn mit Blei-Säure-Batterien gearbeitet wird.
3. Stellen Sie die Kompatibilität der Batterien sicher
   Verbinden Sie nur Batterien mit dem gleichen Alter, Typ, Spannung und Kapazität. Das Mischen unterschiedlicher Batterien kann zu Ungleichgewicht, verminderter Leistung oder sogar Schäden führen. Stellen Sie außerdem sicher, dass alle Batterien vor dem Verbinden einen ähnlichen Ladezustand haben.
4. Verwenden Sie das richtige Batteriekabel
   Das Kabel zwischen in Reihe geschalteten Batterien kann kleiner sein, da es nur den Strom eines einzelnen Strangs führt. Kabel, die Reihengruppen parallel verbinden, müssen größer sein, um den Gesamtstrom zu bewältigen. Dimensionieren Sie Kabel immer für den maximal erwarteten Strom, um Überhitzung, Spannungsabfall oder Brandgefahr zu vermeiden.
5. Installieren Sie Überstromschutz
   Verwenden Sie Batteriesicherungen für jede Batteriereihe und die Hauptparallelverbindungen, um die Batteriebank vor Überstrom zu schützen. Stellen Sie sicher, dass die Schutzvorrichtungen für die Spannung und den Strom Ihrer Batteriebank entsprechend ausgelegt sind.
6. Folgen Sie der richtigen Verdrahtungsreihenfolge
   Verbinden Sie die Batterien zuerst in Reihe, dann kombinieren Sie die Reihengruppen parallel. Überprüfen Sie alle Verbindungen sorgfältig, bevor Sie das System einschalten, um Verpolung oder Fehlverdrahtung zu vermeiden, die Schäden oder Unfälle verursachen könnten.

Schritt 1. Batterien gruppieren

Als Beispiel werden vier 12V 100Ah Batterien verwendet, die paarweise mit gleichem Abstand zwischen jeder Einheit und zwischen den beiden Reihen angeordnet werden. Dieses Layout stellt sicher, dass alle Verbindungskabel die gleiche Länge haben, was hilft, einen ausgeglichenen Stromfluss und eine stabile Systemleistung zu gewährleisten. Wenn sie so gruppiert sind, bilden die vier Batterien zwei Batteriebänke, die jeweils aus zwei Batterien bestehen.

Schritt 2. Batterien in Serie verbinden

Für jede Ihrer gepaarten Batteriegroups nehmen Sie ein Überbrückungskabel und verbinden den Pluspol (+) der ersten Batterie mit dem Minuspol (-) der zweiten Batterie.
Die Hauptanschlüsse für jede Reihe sind jetzt der offene Minuspol (-) der ersten Batterie und der offene Pluspol (+) der zweiten Batterie. Sie haben nun zwei unabhängige 24V, 100Ah Batteriereihen erstellt.

Schritt 3. Überstromschutz installieren

Wie bereits erwähnt, sollte jede Parallelschaltung einzeln abgesichert werden, um zu verhindern, dass eine fehlerhafte Reihe gefährlich Strom von der gesunden zieht.
Installieren Sie Batteriesicherungen an den Plusleitungen jeder Reihe. Diese Sicherungen sollten basierend auf dem maximalen Entladestrom der Batterien in der Reihe (siehe Herstellerdatenblatt) und der Strombelastbarkeit Ihres Kabels dimensioniert sein.

Schritt 4. Batterien parallel verbinden

Nachdem Sie Ihre zwei 24V-Reihen gebaut und gesichert haben, besteht der letzte Schritt darin, sie parallel zu schalten, um die Kapazität zu verdoppeln. Verwenden Sie Kabel gleicher Länge für diese Verbindungen.

• Verbinden Sie die Pluspole: Verwenden Sie ein Überbrückungskabel, um den gesicherten Pluspol von String1 mit dem gesicherten Pluspol von String2 zu verbinden. Das Hauptpluskabel Ihres Systems wird an diesem Verbindungspunkt (oft eine Batterieklemme) angeschlossen.
• Verbinden Sie die Minuspole: Verwenden Sie ein weiteres Überbrückungskabel, um den Hauptminuspol von String1 mit dem Hauptminuspol von String2 zu verbinden. Das Hauptminuskabel Ihres Systems wird hier angeschlossen. #Jetzt haben Sie erfolgreich ein einzelnes 24-Volt, 200-Amperestunden Akkupack erstellt.

Wie man 6 Batterien in Serie und parallel verbindet

Es gibt zwei gängige Methoden, sechs Batterien in einer Reihen-Parallelschaltung zu verdrahten. Die gewählte Methode hängt von Ihrer Zielspannung ab. Wir gehen davon aus, dass Sie 12V, 100Ah Batterien verwenden.

Option 1. Erstellen eines 24V 300Ah Akkupacks (2s3p)

1. Gruppe: Ordnen Sie die sechs Batterien in drei Paare an.
2. Reihenschaltung: Erstellen Sie drei separate 24V, 100Ah Reihenschaltungen, indem Sie den Pluspol der ersten Batterie mit dem Minuspol der zweiten in jedem Paar verbinden.
3. Parallelschaltung: Sichern Sie den positiven Anschluss jeder Reihe mit einer Sicherung. Verbinden Sie dann alle drei gesicherten positiven Anschlüsse miteinander sowie alle drei negativen Anschlüsse miteinander. Dies ergibt ein 24V, 300Ah Akkupack.

Option 2. Erstellen eines 36V 200Ah Akkupacks (3s2p)

1. Gruppe: Ordnen Sie die sechs Batterien in zwei Gruppen zu je drei an.
2. Reihenschaltung: Erstellen Sie zwei separate 36V, 100Ah Reihenschaltungen. Verbinden Sie in jeder Gruppe Batterie 1 (+) mit Batterie 2 (-) und Batterie 2 (+) mit Batterie 3 (-).
3. Parallelschaltung: Sichern Sie die positive Leitung jeder 36V-Kette. Verbinden Sie dann die beiden gesicherten positiven Anschlüsse miteinander sowie die beiden Haupt-Negativanschlüsse. Dies ergibt eine 36V, 200Ah Batterieanlage.

Wie man 8 Batterien in Reihe und parallel verbindet

Mit acht Batterien haben Sie noch mehr Flexibilität, um spezifische Spannungs- und Kapazitätsziele zu erreichen, wie sie bei großen Solaranlagen üblich sind.

Option1. Erstellung einer 48V 200Ah Batterieanlage (4s2p)

1. Gruppe: Ordnen Sie die acht Batterien in zwei Gruppen zu je vier Batterien an.
2. Reihenschaltung: Erstellen Sie zwei unabhängige 48V, 100Ah Reihenschaltungen.
• String1 (Batterien 1-4): Verdrahten Sie diese vier Batterien in einer einzigen Reihenschaltung (Plus zu Minus). Die Ausgangsspannung beträgt 48V.
• String2 (Batterien 5-8): Dasselbe gilt für die zweite Gruppe von vier Batterien.

3. Parallelschaltung: Sichern Sie die positive Leitung von String A und die positive Leitung von String B. Verbinden Sie die beiden gesicherten positiven Anschlüsse zusammen an einer gemeinsamen Sammelschiene. Verbinden Sie die beiden Haupt-Negativanschlüsse zusammen an einer separaten Sammelschiene.

Sie haben jetzt eine robuste 48V, 200Ah Batterieanlage, ideal zum Betrieb hocheffizienter Wechselrichter.

Option2. Erstellung einer 24V 400Ah Batterieanlage (2s4p)

1. Gruppe: Ordnen Sie die acht Batterien in vier Gruppen zu je zwei Batterien an.
2. Reihenschaltung: Verbinden Sie in jeder Gruppe zwei Batterien in Reihe (Plus zu Minus), um ein 24V, 100Ah Paar zu bilden. So erhalten Sie vier identische 24V, 100Ah Paare.
3. Parallelschaltung: Sichern Sie die positiven Leitungen aller vier Paare mit einer Sicherung und verbinden Sie sie dann an einer gemeinsamen positiven Sammelschiene. Dasselbe gilt für die negativen Leitungen an einer negativen Sammelschiene.
   

FAQs zu Batterien in Reihe und parallel

Wie lade ich eine Batterieanlage, die in Reihe und parallel geschaltet ist, korrekt auf?

Wählen Sie ein Ladegerät mit einer Ausgangsspannung, die einer Reihenschaltung entspricht (z. B. 48V für 4×12V in Reihe) und einer Ladestromkapazität, die der Summe aller Parallelschaltungen entspricht. Stellen Sie sicher, dass alle Batterien identisch, ausgeglichen und für sicheres Laden überwacht sind.

Kann ich alte und neue Batterien im selben Reihen- oder Parallelpack mischen?

Es wird dringend davon abgeraten. Das Mischen von Batterien unterschiedlichen Alters, Kapazität (Ah) oder sogar verschiedener Marken kann zu schweren Ungleichgewichten führen. Die neueren, stärkeren Batterien überladen die älteren, schwächeren, während die schwächeren die stärkeren entladen. Dies reduziert drastisch die Lebensdauer des gesamten Packs und kann ein Sicherheitsrisiko darstellen. Für beste Leistung und Langlebigkeit verwenden Sie immer identische Batterien, die gleichzeitig gekauft wurden.

Ich habe meine Batterien parallel angeschlossen, aber eine scheint schneller zu entladen. Warum?

Dies ist ein häufiges Problem, das oft durch ungleiche Kabellängen oder schlechte Verbindungen verursacht wird. Für eine parallele Anordnung muss der elektrische Widerstand von den Haupt-Positiv-/Negativanschlüssen zu jeder Batterie identisch sein, damit sie ausgeglichen ist. Beste Praxis ist es, Kabel mit exakt derselben Länge und Dicke für alle Verbindungen zu verwenden. Verbinden Sie außerdem das positive Kabel Ihrer Last mit der ersten Batterie im Batterieblock und das negative Kabel mit der letzten Batterie. Diese "diagonale" Anschlussmethode hilft, die Ladung und Entladung über alle Batterien auszugleichen.

Verwaltet das BMS bei einem LiFePO4-(Lithium-)Batteriepack das Balancieren in Reihe?

Ja, aber ihre Fähigkeit ist begrenzt. Ein hochwertiges Battery Management System (BMS) balanciert aktiv die Zellen innerhalb eines einzelnen Batteriepacks und bietet Schutz. Beim Anschluss mehrerer Lithiumbatterien in Reihe arbeitet das interne BMS jeder Batterie unabhängig. Wenn die Zellgruppe einer Batterie während des Ladevorgangs den Hochspannungsschutz erreicht, schaltet ihr BMS sie ab und stoppt das Laden der gesamten Reihenschaltung, auch wenn andere Batterien nicht voll sind.

Was passiert, wenn eine Batterie in einer Reihen- vs. Parallelschaltung ausfällt?

Das Ergebnis ist sehr unterschiedlich. In einem Reihenschaltkreis, wenn eine Batterie ausfällt (was einen offenen Stromkreis erzeugt), funktioniert die gesamte Kette nicht mehr, wie eine einzelne defekte Glühbirne bei alten Weihnachtslichtern. In einem Parallelschaltkreis, wenn eine Batterie ausfällt (aber keinen Kurzschluss verursacht), versorgen die verbleibenden Batterien weiterhin Strom, wenn auch mit reduzierter Gesamtkapazität. Allerdings kann eine defekte Batterie auch die gesunden entladen, daher sollte sie schnell identifiziert und entfernt werden.

Ist es besser, zwei 6V-Batterien in Reihe oder zwei 12V-Batterien parallel für mein Wohnmobil zu verwenden?

Dies ist eine klassische Debatte in der Wohnmobil-Community, mit einem starken Konsens zugunsten von zwei 6V-Batterien in Reihe. 6V Deep-Cycle "Golfwagen"-Batterien sind speziell für wiederholte, tiefe Entladungen ausgelegt. Sie haben typischerweise dickere Platten und eine robustere Konstruktion als Standard-12V-Marine-/Wohnmobilbatterien, was zu einer viel längeren Lebensdauer bei intensiver Nutzung führt. Obwohl die Verkabelung etwas komplexer ist, überwiegen die Vorteile in Bezug auf Haltbarkeit und Langlebigkeit für ernsthafte Wohnmobilnutzer in der Regel.