Warum ist der Ladestrom/Entladestrom bei parallel geschalteten Batteriepaketen ungleichmäßig?

In der erneuerbaren Energie und bei Energiespeichersystemen werden häufig mehrere Batteriepakete parallel geschaltet, um Kapazität und Leistung zu erhöhen. In der Praxis tritt jedoch oft auf, dass der Stromfluss (Stromstärke) während des Ladens und Entladens zwischen den parallel geschalteten Gruppen ungleich verteilt ist. Wie entsteht diese Ungleichheit? Und wie kann man sie beheben? Dieser Artikel erklärt es im Detail.

Teil 1: Unterschiede in den Batterien selbst sind die Hauptursache

1. Unterschiedliche Batteriekapazität
   Batterien können aufgrund von Produktionschargen, Alter oder unterschiedlicher Nutzungsdauer/Zyklenzahl unterschiedliche tatsächliche Kapazitäten aufweisen. Eine Batterie mit höherer Kapazität kann beim Entladen "mehr Kraft aufbringen" und liefert daher naturgemäß mehr Strom.

   Beispiel:
   Ist ein Paket 100Ah und ein anderes 80Ah, wird das 100Ah-Paket bei gleicher Last mehr Strom liefern, was zu einer ungleichmäßigen Stromverteilung führt.

2. Unterschiedlicher Innenwiderstand
   Batterien mit niedrigerem Innenwiderstand lassen Strom leichter fließen. Ein höherer Innenwiderstand hingegen begrenzt den Stromfluss.

   Fallbeispiel:
   Bei zwei parallel geschalteten Batterien mit Innenwiderständen von 0,1Ω und 0,2Ω wird die Batterie mit 0,1Ω einen größeren Teil des Entladestroms tragen.

3. Verschiedener Alterungsgrad
   Mit fortschreitender Alterung nimmt die Kapazität einer Batterie ab und ihr Innenwiderstand steigt. Gealterte Batterien können mit neuen Batterien nicht mithalten und liefern daher weniger Strom.

Teil 2: Externe Anschlussfaktoren sind ebenfalls wichtig

1. Unterschiedlicher Widerstand der Anschlussleitungen
   Unterschiede im Widerstand der Verbindungskabel beeinflussen direkt den Spannungsabfall entlang der Leiter und führen so zu ungleichmäßiger Stromaufteilung.

   Praxisbeispiel:
   Haben die Kabel eines Pakets einen Widerstand von 0,05Ω und die eines anderen 0,1Ω, wird das Paket mit den Kabeln niedrigeren Widerstands naturgemäß mehr Strom führen.

2. Schlechte Kontakte (Kontaktprobleme)
   Probleme wie Oxidation oder lockere Anschlüsse an den Batteriepolen verursachen zusätzlichen Übergangswiderstand. Dies behindert den normalen Stromfluss und kann sogar zu lokaler Überhitzung führen.

Teil 3: Einfluss der Betriebsumgebung

1. Temperaturunterschiede
   Batterien reagieren sehr empfindlich auf Temperatur. Höhere Temperaturen können die Entladeleistung verbessern, während niedrigere Temperaturen die Leistung verschlechtern.

   Beispiel:
   Ein Batteriepaket, das bei 30°C arbeitet, wird eine deutlich höhere Entladeleistung und Stromabgabe haben als eines bei 15°C.

2. Ungleichmäßige Lastverteilung
   Wenn die Systemlast nicht gleichmäßig auf die parallel geschalteten Pakete verteilt wird, werden einige Pakete mehr Strom liefern müssen als andere.

Teil 4: Lösungen: Wie erreicht man gleichmäßigen Strom bei parallel geschalteten Paketen?

Die effektivsten Methoden sind:

1. Verwendung einer Sammelschiene (Busbar)
   Schließen Sie die Leistungskabel aller Batteriepakete an eine gemeinsame Sammelschiene (Busbar) an. Dies gewährleistet physikalisch eine "gerechte Aufteilung" des Stroms.

2. Einheitliche Kabellänge und -querschnitt
   Entscheidend für eine gleichmäßige Stromverteilung ist es, dass alle Verbindungskabel für die Batteriepakete die gleiche Länge und den gleichen Querschnitt (und somit gleichen Widerstand) haben.