Batteriebank: Reihen- und Parallelschaltung, Sicherungen, BMS

01Reihen- oder Parallelschaltung

Zusammengeschaltete Batterien bilden eine Batteriebank. Laut „Wiring Unlimited“ erhöht die Reihenschaltung die Spannung, die Parallelschaltung die Kapazität und die Reihen-Parallelschaltung beides.

Verschaltung	Was sich ändert	Beispiel mit zwei Batterien 12,8 V/200 Ah
Reihenschaltung (Plus einer Batterie an Minus der nächsten)	Spannung steigt, Kapazität bleibt gleich	25,6 V · 200 Ah
Parallelschaltung (Plus an Plus, Minus an Minus)	Kapazität steigt, Spannung bleibt gleich	12,8 V · 400 Ah
Reihen-Parallelschaltung	Spannung und Kapazität steigen	z. B. 4 Batterien: 25,6 V · 400 Ah

Die Energie der Batteriebank ist in beiden Fällen gleich — hier 2 × 2,56 kWh. Die Schaltung richtet sich nach der Systemspannung: Eine 12-V-Bank wird parallel aufgebaut, eine 24- oder 48-V-Bank aus Batterien mit höherer Spannung oder durch Reihenschaltung.

02Wie viele Batterien pro Bank?

Batterie	Maximum im System	Maximum in Reihe	Größte Batteriebank
Lithium NG 12,8 V i 25,6 V	50 Batterien	4 × 12,8 V oder 2 × 25,6 V	192 kWh bei 12 V, 384 kWh mit 25,6-V-Batterien
Lithium NG 51,2 V	25 Batterien (nur parallel)	—	128 kWh
Lithium Smart 12,8 V i 25,6 V	20 Batterien	4 × 12,8 V oder 2 × 25,6 V	84 kWh bei 12 V, 102 kWh bei 24 und 48 V

Die Grenzwerte für die Batterieanzahl gelten unabhängig vom BMS-Modell. Ein größerer Lithium NG-Speicher lässt sich aus mehreren Batteriebänken mit jeweils eigenem BMS aufbauen: Laut Datenblatt des Lynx Smart BMS NG können bis zu 5 dieser BMS parallel betrieben werden.

48-V-Anlage: Mit Lithium NG-Batterien sind dies 51,2 V parallel, 2 × 25,6 V in Reihe oder 4 × 12,8 V in Reihe. Das Datenblatt des VE.Bus BMS V2 empfiehlt, möglichst wenige Batterien in Reihe zu schalten — ein 24-V-System wird am besten mit 25,6-V-Batterien aufgebaut, ein 48-V-System mit zwei 25,6-V-Batterien. Vier 12,8-V-Batterien in Reihe funktionieren ebenfalls, benötigen aber mehr Zeit für den regelmäßigen Zellenausgleich.

03Parallele Batteriebank — richtig anschließen

Der häufigste Fehler laut „Wiring Unlimited“: Die Batterien sind parallel geschaltet, die Anlage ist jedoch nur an einem Ende der Bank angeschlossen. Dann fließt der Strom der weiter entfernten Batterien durch zusätzliche Verbindungskabel. Die nächstgelegene Batterie wird dadurch stärker geladen und entladen — und verschleißt zuerst. Das Buch verdeutlicht die Größenordnung: Ein 20 cm langes 35-mm²-Kabel mit Kabelschuhen hat etwa 1,5 mΩ Widerstand, während der Innenwiderstand einer Batterie meist 3–10 mΩ beträgt — die Kabel sind also keineswegs vernachlässigbar.

StromkabelBMS-Kabel

Bewegen Sie den Mauszeiger über ein Element des Schaltplans oder tippen Sie darauf.

Sicherung an jeder BatteriePlus jeder Batterie über eine eigene Sicherung an die Plusschiene.
DiagonalPluskabel zur Anlage an einem Ende der Bank, Minuskabel am anderen.
Querschnitt der SystemkabelQuerschnitt des Batteriekabels mal Anzahl der Batterien (Stränge).
HauptsicherungIm Hauptpluskabel zur Batteriebank.
BMS-KabelAls Kette durch alle Batterien; erstes und letztes Kabel zum BMS.

Regeln aus dem Lithium NG-Handbuch (identisch im Lithium Smart-Handbuch):

Sicherung am Pluspol jeder Batterie. Alle Batterieverbindungen müssen abgesichert sein.
Systemkabel diagonal anschließen — damit der Stromweg durch jede Batterie gleich lang ist.
Der Querschnitt des Systemkabels muss dem Querschnitt des Batteriekabels multipliziert mit der Anzahl der Batterien (Stränge) entsprechen.
Sicherung im Hauptpluskabel zur Batteriebank.

„Wiring Unlimited“ nennt vier korrekte Möglichkeiten zur Parallelschaltung von Batterien: Sammelschienen, Plus- und Minus-Anschlussbolzen mit gleich langen Kabeln zu jeder Batterie, Anschluss in der Mitte der Bank bei gleichem Kabelquerschnitt sowie diagonaler Anschluss. Zum diagonalen Anschluss stellt das Buch klar: Er ist einfach und wirksam, aber nicht ideal — die Ströme der einzelnen Batterien können leicht voneinander abweichen.

04Batteriebank in Reihen- und Reihen-Parallelschaltung

Zuerst jede Batterie einzeln. Batterien verlassen das Werk ungefähr halb geladen, doch nach Transport und Lagerung kann ihr Ladezustand unterschiedlich sein. Der Balancer in der Batterie korrigiert nur kleine Unterschiede und ausschließlich zwischen den Zellen derselben Batterie. Deshalb wird vor der Reihenschaltung jede Batterie einzeln vollständig geladen und ihre Zellen werden ausgeglichen — mit einem vom BMS gesteuerten Ladegerät. Als Einheit dürfen nur eine einzelne Batterie oder parallel geschaltete Batterien geladen werden.
Sicherung am Pluspol jedes Reihenstrangs und im Hauptpluskabel, Systemkabel diagonal anschließen, Querschnitt des Systemkabels = Querschnitt des Strangkabels × Anzahl der Stränge.
Verbinden Sie die Mittelpunkte der Stränge nicht und schließen Sie dort nichts an. „Wiring Unlimited“ beschreibt das Verbinden der Mittelpunkte als Methode zum Ausgleich — allerdings im Kapitel über Bleibatteriebänke. Für Lithium NG- und Lithium Smart-Batterien verbieten die Handbücher dies.

Batterien in Reihenschaltung stellen auch bei einer Erweiterung die höchsten Anforderungen — siehe Batterien ergänzen und austauschen.

05Sicherungen: Grundregel und Victron-Schaltpläne

Die Handbücher für Lithium NG und Lithium Smart geben vor: Der Systemstrom und damit auch der Sicherungsnennstrom sollten den maximalen Dauerstrom der Batterie nicht überschreiten. Die Sicherung wird nach dem niedrigsten von drei Werten ausgewählt — Kabelbelastbarkeit, Batteriestrom und Systemstrom. Die Victron-Systemschaltpläne zeigen folgende Werte:

Victron-Schaltplan	Batterie	Sicherung pro Batterie	Batteriestrom laut Dokumentation
BJE-300D (Kastenwagen, VE.Bus BMS V2)	2 × Lithium Smart 12,8 V/200 Ah	ANL 300 A	max. Dauerstrom 400 A, empfohlen ≤ 200 A
BJE-351A (Quattro-II 24 V)	3 × Lithium NG 25,6 V/200 Ah	Class T 350 A	max. Dauerstrom 200 A, 400 A für 10 s
BJE-367A (zwei MultiPlus-II 24 V)	Lithium NG 25,6 V/300 Ah	Class T 350 A	max. Dauerstrom 300 A, 600 A für 10 s

Abweichung: Bei Lithium NG verwenden die Schaltpläne Class-T-Sicherungseinsätze mit 350 A, also oberhalb des maximalen Batteriedauerstroms, der laut Handbuch die Obergrenze für die Sicherung bildet. Bei Lithium Smart 200 Ah liegt der Wert aus dem Schaltplan (300 A) unter dem Dauerstrom von 400 A. Die Victron-Schaltpläne sind Beispiele — den Sicherungswert für die konkrete Installation legt der Planer fest und bestätigt ihn. Mehr zu Kabelquerschnitten und Ausschaltvermögen: Kabelquerschnitte und DC-Sicherungen.

Ausführungsbeispiel aus dem Datenblatt des Lynx Smart BMS NG: Lithium-NG-Batterien sind über einen separaten Lynx Distributor mit einer Sicherung je Batterie parallel verbunden. Danach folgen der Lynx Smart BMS NG und ein zweiter Lynx Distributor für Verbraucher und Ladegeräte. Diesen Aufbau verwendet das Haus mit Stromspeicher (sechs Batterien mit 51,2 V).

06Welches BMS

Lithium NG 12,8 V/200 Ah — beidseitig BMS-Kabelschlaufen mit M8-Steckern zur Verkettung — Lithium NG 12,8 V/200 Ah — auf beiden Seiten BMS-Kabelschlaufen mit M8-Steckverbindern, die zu einer Kette verbunden werden

Lithium-NG- und Lithium-Smart-Batterien messen selbst die Zellspannungen und die Temperatur, unterbrechen aber nicht den Strom — das übernimmt das BMS, indem es Verbraucher und Ladegeräte abschaltet. Die BMS-Kabel aller Batterien werden zu einer Kette verbunden; das erste und das letzte Kabel werden an das BMS angeschlossen. Die Reihenfolge der Batterien ist beliebig. Lithium-NG-Batterien funktionieren nur mit BMS, die mit „NG“ gekennzeichnet sind.

Batterien	BMS	Typische Anwendung laut Handbuch
Lithium NG	smallBMS NG	kleine Systeme ohne Wechselrichter/Ladegerät
	VE.Bus BMS NG	Systeme mit VE.Bus-Wechselrichter/Ladegerät (MultiPlus, Quattro); bei MultiPlus-II und Quattro-II wird der mitgelieferte Netzdetektor nicht benötigt
	Lynx Smart BMS NG 500 A / 1000 A	größere Systeme mit digitaler Integration oder wenn ein integriertes Sicherheitsschütz benötigt wird; auch mit Wechselrichter/Ladegerät, sofern ein GX-Gerät vorhanden ist
Lithium Smart	smallBMS	kleine Systeme ohne Wechselrichter/Ladegerät
	VE.Bus BMS V2	Systeme mit Wechselrichter/Ladegerät — wie im Werkstattwagen
	Lynx Smart BMS 500 A / 1000 A	größere Systeme mit digitaler Integration oder wenn ein integriertes Schütz benötigt wird
	Smart BMS CL 12/100, Smart BMS 12/200	nur 12 V, relativ kleine Systeme mit Lichtmaschine (und DC-Verbrauchern)

Wenn das BMS das Laden oder die Verbraucher sperrt: „BMS hat das Laden abgeschaltet“.

07Batterien ergänzen und austauschen

Idealerweise haben alle Batterien einer Batteriebank dieselbe Kapazität, dasselbe Alter und dasselbe Modell. Die Handbücher sehen jedoch die Erweiterung und den Austausch einzelner Batterien vor:

Art der Batteriebank	Unterschiedliche Kapazitäten?	Unterschiedliches Alter?
Parallel	ja	ja
In Reihe	nein — gleiche Kapazität und gleiche Artikelnummer	ja, höchstens 3 Jahre Unterschied
Reihen-Parallelschaltung, innerhalb eines Strangs	nein	ja, höchstens 3 Jahre Unterschied
Reihen-Parallelschaltung, wenn ein ganzer Strang ergänzt oder ausgetauscht wird	ja	ja

Warum die Reihenschaltung so anspruchsvoll ist: Das Handbuch nennt als Beispiel eine 50-Ah-Batterie in Reihe mit einer 100-Ah-Batterie. Der Strang hat zunächst 50 Ah, doch die Ladezustände der Batterien driften mit der Zeit auseinander — bei einer Differenz von 10 Ah bleiben 40 Ah übrig. Beim Laden erhalten die Zellen der volleren Batterie eine zu hohe Spannung, und das BMS greift ständig ein: Die leerere Batterie wird zu tief entladen, die vollere überladen.

Bei später ergänzten Lithium-NG-Batterien wird die Batterie-Firmware automatisch über das BMS aktualisiert.

Geräte aus diesem Ratgeber

Lithium NGNeue Generation der Victron-LiFePO4-Batterien: 12,8/25,6/51,2 V, IP65, integrierte Strommessung — nur mit BMS NG.

LiFePO4 Smart 12,8/25,6 VLithium-Eisenphosphat-Batterien mit Bluetooth — Betrieb nur mit externem BMS.

Lynx Smart BMS / NGBMS mit Schütz und Strommessung für LiFePO4 Smart- oder Lithium NG-Batteriebänke.

VE.Bus BMS NGBMS für Lithium NG-Batterien in Systemen mit MultiPlus oder Quattro — Bluetooth, SoC auf dem GX-Gerät, discharge floor.

smallBMS NGEinfaches BMS für Lithium NG-Batterien ohne VE.Bus — steuert Ladegeräte und Verbraucher über Ausgänge, mit Bluetooth.

VE.Bus BMS V2BMS für Lithium Smart-Batterien in Systemen mit MultiPlus oder Quattro — steuert Wechselrichter, Ladegeräte und Verbraucher.

Lynx DistributorModulare DC-Sammelschienen 1000 A: Verteilung mit MEGA-Sicherungen und Überwachung, Batterieanschluss, Class-T-Sicherungen.

Batterien zu einer Batteriebank verbinden