Ein 48V-System aus 12V Batterien zu erstellen ist für viele Anwendungen wichtig, wie z. B. private Solarsysteme und Elektrofahrzeuge, und bietet verbesserte Effizienz, geringeren Stromverlust und größere Kompatibilität.
Wenn Sie ein 48V-System mit 12V Batterien aufbauen möchten, ist das Verständnis des Verkabelungsprozesses unerlässlich. Ob für Solarsysteme, Notstromversorgung oder andere Anwendungen, dieser Leitfaden führt Sie durch die Schritte, empfiehlt Kabelgrößen und erklärt die Anschlüsse mit leicht verständlichen Anweisungen und Diagrammen.
Wie man 48V aus 12V Batterien erhält
Um 48V aus einer 12V Batterie zu erhalten, können Sie zwei Hauptmethoden verwenden: eine Reihenschaltung von Batterien oder einen DC-DC-Wandler.
Ein DC-DC-Wandler erhöht elektronisch die Spannung von 12V auf 48V. Er ist kompakt und ermöglicht die Verwendung einer einzelnen 12V Batterie. Diese Methode ist ideal für kleine bis mittlere Lasten, ist jedoch durch die Leistungskapazität des Wandlers begrenzt und kann bei Systemen mit hohem Leistungsbedarf weniger effizient sein.
Wenn das Ziel, 48V zu erreichen, jedoch darin besteht, höhere Energieanforderungen zu erfüllen, wird empfohlen, vier 12V Batterien in Reihe zu schalten. Diese Methode ist effizienter und besser für Anwendungen mit hoher Leistung geeignet.
Welche Kabelgröße für 48V Batteriebankanschlüsse
Die Kabelgröße für den Anschluss der Batterie hängt hauptsächlich von der Kabellänge ab, die Sie verlegen, und wie viel Strom der Wechselrichter ziehen wird.
Bevor Sie also das Kabel für die Batterieverbindung auswählen, ordnen Sie die Batterien physisch so an, dass der Abstand zwischen den Batterien so kurz wie möglich ist, um den Spannungsabfall zu reduzieren, und messen Sie dann.
Angenommen, Ihr Wechselrichter ist mit 3000W ausgelegt, beträgt der Strom für ein 48V-Batteriesystem 3000W ÷ 48V = 62,5A. Für eine Kabellänge von 5 Metern, um die vier 12V-Batterien in Reihe zu schalten und 48V zu erzeugen, ist ein 2 AWG-Kabel ideal, das sicher bis zu 85A mit minimalem Spannungsabfall handhaben kann.
Wie man 4 12V-Batterien anschließt, um 48V zu erzeugen
Neben der Auswahl der richtigen Drahtgröße stellen Sie sicher, dass alle vier Lithiumbatterien die gleichen Parameter aufweisen, einschließlich einer Nennspannung von 12V, Kapazität und Alter. Wenn Sie ein Battery Management System (BMS) verwenden, bestätigen Sie, dass es Parallelschaltungen unterstützt.
Schritt 1. Positionieren Sie die Batterien
Beginnen Sie damit, die Batterien an einem sicheren, gut belüfteten Ort zu platzieren und stellen Sie sicher, dass sie richtig ausgerichtet sind, um die Kabelverbindungen zu erleichtern. Sobald sie positioniert sind, identifizieren Sie die Anschlüsse jeder Batterie: den positiven (+) und den negativen (-). Falls nötig, beschriften Sie die Anschlüsse, um Verwechslungen während der Einrichtung zu vermeiden.
Schritt 2. Verbinden Sie die Batterien in Reihe
Um die Batterien zu verbinden, verbinden Sie den negativen Anschluss (-) der ersten Batterie mit dem positiven Anschluss (+) der zweiten Batterie. Fahren Sie mit dieser Reihenfolge fort – positiv zu negativ – und erstellen Sie eine Kette, die zwei Anschlüsse unverbunden lässt:
Der positive Anschluss (+) der ersten Batterie und der negative Anschluss (-) der vierten Batterie. Diese dienen als Anschlussstellen für den Wechselrichter.
Schritt 3. Überprüfen Sie die Verbindung
Verwenden Sie ein Multimeter, um die Gesamtspannung zwischen diesen beiden nicht verbundenen Anschlüssen zu überprüfen. Sie sollte ungefähr 48V anzeigen.
Schritt 4. Verbinden Sie die Batteriekette mit dem Wechselrichter
Schalten Sie den DC-Schutzschalter auf "AUS" und verbinden Sie die positiven (+) und negativen (-) Anschlüsse der Batteriekette über den Schutzschalter mit den DC-Eingängen des Wechselrichters.
Wie man 8 12V-Batterien anschließt, um 48V zu erzeugen
Lassen Sie uns dieses Konzept jedoch erweitern. Wenn Sie ein 48V-System erstellen, indem Sie vier 12V-Batterien in Reihe schalten, um 48V zu erhalten, und diese Anordnung dann für irgendeinen Zweck duplizieren oder vervielfachen, entsteht eine zusätzliche Einschränkung, die die Drahtgröße beeinflussen kann.
Verwandter Artikel:
Wie man Batterien gleichzeitig in Serie und parallel anschließt
Kritische Überlegungen zum Parallelschalten von 48V-Ketten mit 4x 12V-Batterien
In einem Parallelschaltkreis wird der Strom gleichmäßig von jeder Batteriekette entnommen. Wenn jedoch eine einzelne Batterie in einer Kette ausfällt (z. B. durch einen offenen oder Kurzschluss), hört die gesamte Kette normalerweise auf zu funktionieren. Währenddessen versorgt die verbleibende funktionierende(n) Kette(n) weiterhin den Wechselrichter mit Strom, trägt jedoch den vollen Laststrom. Dies kann den maximalen Nennstrom der Kette überschreiten, was zu Überhitzung oder anderen Problemen führen kann und möglicherweise die Lebensdauer der Batterie verkürzt oder Schäden verursacht.
Stellen Sie sich eine Anlage mit einem 5000W Wechselrichter vor, der an acht 12V Batterien angeschlossen ist, von denen jede bis zu 100A entladen kann. In einer einzelnen Kette ist der Entladestrom ebenfalls auf 100A begrenzt. Wenn Sie zwei identische Systeme parallel schalten, verdoppelt sich der maximale Entladestrom auf 200A. Da der Wechselrichter bei Volllast etwa 105A zieht (5000W ÷ 48V), wird die Stromnachfrage auf die beiden Batterieketten verteilt. Im Idealfall liefert jede Kette 52,5A, was einen reibungslosen Betrieb ohne Probleme gewährleistet.
Wenn jedoch eine Batteriekette ausfällt, müsste die verbleibende Kette plötzlich die gesamte Last von 105A tragen. In diesem Fall kann das Battery Management System (BMS) die Batterie aufgrund des übermäßigen Stromverbrauchs trennen. Wenn kein BMS vorhanden ist, könnte die Batterie überhitzen oder beschädigt werden.
Da keine einzelne Kette den vollen Strom eigenständig bewältigen kann, empfehlen wir folgende Lösungen:
- Die Verwendung eines Battery Management Systems (BMS) wird in diesem Szenario dringend empfohlen. Das BMS trennt bei Bedarf automatisch die Batterieverbindung, um Schutz vor übermäßigem Stromverbrauch zu gewährleisten. In diesem Fall sollten Kabel mit einer Strombelastbarkeit gewählt werden, die dem maximalen Stromverbrauch des Wechselrichters entspricht. Im obigen Beispiel ist für eine Länge von 5 Metern ein 1/0 AWG Kabel geeignet, um die acht 12V Batterien zu verbinden und sicher 105A zu handhaben.
- Wenn kein BMS vorhanden ist, installieren Sie eine separateSicherung für jedes Batteriepacks, die für den maximalen Dauerentladestrom ausgelegt ist. Wählen Sie Kabel basierend auf dem individuellen maximalen Entladestrom jedes Packs (z. B. für eine 100A Batterie verwenden Sie 2 AWG Kabel, die für 100A über eine Distanz von 5 Metern ausgelegt sind). Dies stellt sicher, dass im Falle eines Batteriedefekts die Sicherung auslöst, die verbleibenden Packs vor Überstromschäden schützt und das fehlerhafte Pack isoliert.
Schritt 1. Stellen Sie eine ordnungsgemäße Kabelvorbereitung sicher
Nachdem Sie die richtige Drahtgröße ausgewählt haben, schneiden Sie die Kabel auf gleiche Längen und verwenden Sie einheitliche Kabelschuhgrößen, um einen gleichmäßigen Widerstand und Stromfluss über die Verbindungen zu gewährleisten. Ungleiche Kabellängen können zu Ineffizienzen, Überhitzung oder Schäden an Ihren Batterien führen. Verwenden Sie einen Kabelschneider und eine Crimpzange, um saubere Schnitte und sichere Verbindungen herzustellen. Isolieren Sie freiliegende Stellen zur Sicherheit mit Schrumpfschlauch oder Isolierband.
Schritt 2. Verdrahten Sie 4x 12V Batterien in Reihe für eine 48V Kette
Teilen Sie die 8 Batterien in zwei Sätze zu je vier auf. Ordnen Sie sie so an, dass ein leichter Zugang zu den Anschlüssen möglich ist, und halten Sie den Abstand zwischen den Batterien so kurz wie möglich.
Verbinden Sie für jeden Strang vier 12V-Batterien in Reihe, wie zuvor im Artikel beschrieben. Nach Abschluss haben Sie zwei separate 48V-Stränge, von denen jeder einen positiven und einen negativen Pol unverbunden hat, insgesamt also vier offene Anschlüsse.
Wenn Sie mit mehr Batterien arbeiten – 12, 16 oder 20 – wiederholen Sie einfach das gleiche Reihenschaltungsprinzip, um zusätzliche 48V-Stränge zu erstellen. Der Vorgang bleibt unabhängig von der Gesamtzahl der Batterien gleich.
Schritt 3. Installieren Sie Schutzvorrichtungen
Wenn Sie auf das oben besprochene Problem stoßen, bei dem der maximale Entladestrom eines einzelnen Strangs geringer ist als der maximale Stromverbrauch der Lasten, installieren Sie Schutzvorrichtungen, um das System zu sichern.
Falls vorhanden, integrieren Sie ein Battery Management System (BMS), um die Batterien zu überwachen und einen erweiterten Schutz gegen Überstrom, Überspannung und Unterspannung zu bieten, was die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems gewährleistet. Bitte beachten Sie die Anleitung für Installationshinweise.
Wenn kein BMS verfügbar ist, platzieren Sie eine Sicherung am positiven Pol jedes Batteriezweigs, die entsprechend dem maximalen Dauerentladestrom ausgelegt ist. Diese Maßnahme isoliert fehlerhafte Stränge bei einer Störung und schützt das gesamte System.
Schritt 4. Schließen Sie das 48V-Batteriesystem parallel an
Für einfachere und sicherere Parallelschaltungen sollten Sie Batterie-Sammelschienen oder Klemmenblöcke verwenden. Dies gewährleistet eine feste und gleichmäßige Verbindung und verringert das Risiko von lockeren oder ungleichmäßigen Verdrahtungen.
Stellen Sie sicher, dass sie für den kombinierten Strom aller Stränge ausgelegt ist. Wenn beispielsweise jeder Strang 100A liefern kann und Sie zwei Stränge haben, sollte die Sammelschiene mindestens 200A unterstützen.
Verbinden Sie die Stränge, indem Sie Klemmen desselben Typs (Positive mit Positiven und Negative mit Negativen) mit der entsprechenden Sammelschiene verbinden. Diese Anordnung verteilt den Strom gleichmäßig zwischen den Strängen und vereinfacht die Integration in das System.
Schritt 5. Verbinden Sie das Batteriepacks mit dem Wechselrichter
Verwenden Sie ein Multimeter, um die Gesamtspannung an den Ausgangsklemmen des parallel geschalteten Batteriepacks zu überprüfen. Sie sollte ungefähr 48V anzeigen.
Schalten Sie den DC-Schutzschalter des Wechselrichters auf "AUS" und verbinden Sie den positiven Pol (+) des Batteriepacks mit dem positiven DC-Eingang des Wechselrichters und den negativen Pol (-) mit dem negativen DC-Eingang des Wechselrichters.
Fazit
Der Aufbau eines 48V-Systems aus 12V-Batterien ist eine effiziente und praktische Lösung für Anwendungen mit hoher Leistung wie Solarsysteme und Elektrofahrzeuge. Wichtige Überlegungen sind der Strombedarf des Systems und die Kabellänge, da diese direkt den Spannungsabfall und die Auswahl der Drahtstärke beeinflussen und so eine optimale Leistung sicherstellen.
Ebenso wichtig sind die Effizienz des Wechselrichters und die Einhaltung eines Spannungsabfalls von unter 3 %. Die Wahl der richtigen Drahtstärke und der Batteriesicherung ist entscheidend, um Sicherheit zu gewährleisten und die Systemeffizienz zu maximieren.
