تعليمات توصيل بطاريات الليثيوم المتسلسلة والمتوازية
مقدمة:
يُعد التوصيل التسلسلي والمتوازي لبطاريات الليثيوم أمرًا شائعًا، ولكن هناك العديد من الأمور التي يجب الانتباه إليها. وإلا، فمن السهل التعرض لمخاطر السلامة. دعونا نتناول هذه المعلومات المتعلقة بهذا الأمر بشكل منهجي من جميع المستويات.
في أي الظروف نحتاج إلى الاتصال المتسلسل أو المتوازي؟
على سبيل المثال، عند الحاجة إلى طاقة أكبر، يُمكن توصيلها بالتوازي. أما عند الحاجة إلى جهد أعلى، فيُمكن توصيلها على التوالي. عند توصيلها على التوالي والتوازي، يُمكنك زيادة الجهد مع زيادة سعة النظام بأكمله.
كم عدد الطرق لتوصيل البطارية؟
تتضمن طرق الاتصال القياسية التوصيل المتسلسل، والتوصيل المتوازي، والتوصيل المتسلسل المتوازي.
ما هي الدائرة المتسلسلة؟
كما هو موضح في الشكل أدناه، يمكننا فهم هذا المفهوم بالتزامن مع الطريق. إذا كان هناك مسار واحد فقط للدائرة بأكملها، ولم يكن هناك خيار آخر لحركة الإلكترونات، فإن الدائرة تُعتبر دائرة متوالية. تجدر الإشارة إلى أن الدائرة المتوالية قد لا تكون في بعض الأحيان سوى جزء صغير من الدائرة بأكملها، إذ قد تكون الأجزاء الأخرى متصلة على التوازي، بينما يكون جزء صغير فقط متصلاً على التوالي. هذه تفصيلة صغيرة يجب على الجميع الانتباه إليها.
ما هي خصائص الدوائر المتسلسلة؟
جميع التيارات في الدائرة المتسلسلة هي نفسها.
إن الجهد الكلي في الدائرة المتسلسلة هو مجموع الجهود عبر جميع المقاومات.
عند استخدام البطاريات على التوالي، بمجرد استنفاد إحدى البطاريات وتسببها في إيقاف تشغيل BMS للدائرة، ستصبح الدائرة بأكملها غير صالحة للاستخدام.
المقاومة الكلية لدائرة متسلسلة تساوي مجموع كل المقاومات الجزئية.
هل يمكن توصيل بطاريات الليثيوم ذات الفولتية المختلفة على التوالي؟
هذا الوضع غير مقبول. كل بطارية ليثيوم تحتوي على نظام إدارة بطارية (BMS) داخلها، ويحتوي هذا النظام على أنبوب MOS. ولأن أنابيب MOS داخل نظام إدارة البطارية (BMS) ذات الفولتية المختلفة تختلف في قيم جهد التحمل الأقصى، فإذا تم توصيل بطاريات ليثيوم ذات فولتية مختلفة على التوالي، فإن أنبوب MOS ذي قيمة جهد التحمل الأقل سيتعرض للتلف بسهولة أولاً، مما يؤدي إلى احتراق نظام إدارة البطارية مباشرةً وعدم قدرته على العمل بشكل طبيعي.
في أي الظروف يمكن توصيل بطاريات الليثيوم على التوالي؟
عندما تكون أنواع بطاريات الليثيوم متشابهة، على سبيل المثال، فهي كلها بطاريات فوسفات حديد الليثيوم 3.2 فولت، أو كلها بطاريات أيون الليثيوم 3.7 فولت، أو كلها بطاريات بوليمر.
عندما تكون الفولتية متساوية، على سبيل المثال، يتم توصيل 12 فولت و12 فولت على التوالي، ويتم توصيل 24 فولت و24 فولت على التوالي، ويتم توصيل 48 فولت و48 فولت على التوالي.
عندما تكون السعة متساوية، على سبيل المثال، تكون جميعها 100 أمبير/ساعة على التوالي، أو تكون جميعها 200 أمبير/ساعة على التوالي.
عندما تكون الجدة والقديمة متساويتين، على سبيل المثال، فإنها كلها بطاريات جديدة، أو أنها كلها بطاريات قديمة مستخدمة في نفس الدفعة.
النقطة الأهم، والتي يُغفل عنها بسهولة، هي أنه حتى مع استخدام نفس البطارية، وحتى مع تطابق الطراز والجهد والسعة، لا يُمكن توصيلها مباشرةً على التوالي. تأكد من ثبات حالة الشحنة (SOC) عند التوصيل على التوالي؛ على سبيل المثال، يكون لدى كليهما 95% من الطاقة المتبقية، أو 80% من الطاقة المتبقية. يجب ألا يتجاوز فرق الطاقة 2%. هذا يُحسّن توازن حزم البطاريات عند التوصيل على التوالي.
في أي الظروف نرغب في استخدام البطاريات على التوالي؟
لنفترض أنك اشتريت أربع بطاريات LiFePo4 بجهد 12 فولت و100 أمبير/ساعة، لكن عاكس الطاقة في منزلك يعمل بجهد 48 فولت. هل تحتاج لشراء بطارية أخرى بجهد 48 فولت؟ ليس ضروريًا، بل قم بتوصيل أربع بطاريات بجهد 12 فولت و100 أمبير/ساعة على التوالي للحصول على بطارية 48 فولت و100 أمبير/ساعة، والتي يمكن استخدامها مع عاكس طاقة 48 فولت. وبالمثل، إذا كنت بحاجة إلى منصة ذات جهد أعلى، يمكنك الاستمرار في التوصيل على التوالي، مثل 24 فولت، 36 فولت، 48 فولت، 60 فولت، 72 فولت، 84 فولت، إلخ، ولكن يجب عليك التأكد أولًا من الشركة المصنعة. يُحدد نظام إدارة البطارية (BMS) إمكانية التوصيل على التوالي من خلال قيمة أقصى جهد تحمل لأنبوب MOS، وتختلف بيانات كل علامة تجارية.
الشحن في دائرة متسلسلة
عند استخدام مجموعات البطاريات على التوالي، يُمكن شحنها كاملةً دون الحاجة إلى شاحن لشحن كل مجموعة على حدة. هذه طريقة سريعة وسهلة لتوفير الوقت والجهد، ولا تحتاج إلى شراء الكثير من الشواحن لتوفير التكاليف.
مع ذلك، للدائرة التسلسلية حدٌّ. أي أنه في حال فصل أي بطارية في الدائرة تلقائيًا بعد اكتمال شحنها، لن تتمكن البطاريات الأخرى من مواصلة الشحن. وهذا أمرٌ واضح، لأنه في حال استمرار الشحن، ستكون البطارية المشحونة بالكامل معرضةً لخطر الشحن الزائد.
لماذا يتم شحن بطارية واحدة دائمًا أولاً في الدائرة المتسلسلة؟
قد تشعر بالحيرة، ألن يكون من الرائع لو أمكن شحنها بالكامل معًا؟ النظرية هي في الواقع كذلك، ولكن في الواقع، تعتمد سرعة الشحن على سعة كل بطارية ليثيوم، وحالة الخلية، وحالة تحلل العبوة الداخلية. كل بطارية فريدة، ويمكننا فقط محاولة جعل معاييرها متطابقة. ومع ذلك، لا يمكن ضمان الاتساق الكامل. قد يكون للبطاريات الجديدة نفس السعة تقريبًا، ولكن مع استخدام البطارية، سيختلف منحنى شيخوخة البطارية. خاصة بعد استخدام البطارية لسنوات عديدة، ستتدهور سعة بعض البطاريات فجأة وبسرعة. عندما يحدث هذا، ستكون السعة صغيرة. تكون البطارية أسهل في الشحن، وعندما تشحن بالكامل، لا يمكن للبطاريات المتبقية الاستمرار في الشحن، حتى لو لم تكن مشحونة بالكامل.
لماذا تنفصل البطارية تلقائيًا عند اكتمال شحنها؟ من يتحكم في ذلك؟
يتحكم نظام إدارة البطارية (BMS) بهذه العملية داخل البطارية. يحتوي نظام إدارة البطارية على العديد من خطوط الاستحواذ. تستطيع هذه الخطوط اكتشاف جهد كل خلية. بتحليل بيانات الجهد هذه، يستطيع نظام إدارة البطارية معرفة ما إذا كانت البطارية ممتلئة. عندما يكتشف نظام إدارة البطارية وصول الجهد إلى القيمة المحددة، يتم إيقاف تشغيل الدائرة لتجنب الشحن الزائد الناتج عن استمرار الشحن.
ما هي الدائرة المتوازية؟
كما هو موضح في الشكل أدناه، إذا كانت هناك مسارات متعددة للاختيار من بينها عند حركة الإلكترون، فإن الدائرة تكون دائرة متوازية. تجدر الإشارة إلى أن الدائرة المتوازية قد لا تكون أحيانًا سوى جزء صغير من الدائرة بأكملها، إذ قد تكون الأجزاء الأخرى متصلة على التوالي، بينما يكون جزء صغير فقط متصلًا على التوازي. هذه تفصيلة صغيرة يجب على الجميع الانتباه إليها.
ما هي خصائص الدوائر المتوازية؟
إن التيار الكلي في الدائرة المتوازية يساوي مجموع التيارات في جميع الفروع.
الجهد الكلي للدائرة المتوازية هو نفسه
عند استخدام البطاريات بالتوازي، بمجرد نفاد الطاقة من إحدى البطاريات وإيقاف تشغيل BMS للدائرة، فلن يؤثر ذلك على البطاريات الأخرى، ولن تؤثر عملية الشحن على البطاريات الأخرى.
مقلوب المقاومة الكلية لدائرة متوازية يساوي مجموع مقلوبات المقاومات الجزئية لجميع الفروع.
هل يمكن توصيل بطاريات الليثيوم ذات الفولتية المختلفة على التوازي؟
هذا أيضًا غير ممكن. يختلف هذا عن سبب التوصيل التسلسلي. عند توصيل بطاريات ذات جهدين مختلفين على التوازي، قد تشحن بطارية الجهد العالي بطارية الجهد المنخفض تلقائيًا. من جهة، تُولّد بطارية الجهد المنخفض حرارة عالية، ومن جهة أخرى، تُهدر الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك، تختلف منحنيات التفريغ والأداء للبطاريات ذات الفولتية المختلفة، وقد تختلف كثافة الطاقة، مما يزيد من فرق الجهد. في الوقت نفسه، إذا تم شحن البطارية في هذه الحالة، وكان فرق الجهد كبيرًا جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى تلف البطارية منخفضة الجهد بشكل مباشر. وفي الحالات الشديدة، قد يتسبب ذلك في ارتفاع درجة الحرارة أو انفجار البطارية.
في أي الحالات يمكن توصيل بطاريات الليثيوم على التوازي؟
عندما تكون أنواع بطاريات الليثيوم متشابهة، على سبيل المثال، فهي كلها بطاريات فوسفات حديد الليثيوم 3.2 فولت، أو كلها بطاريات أيون الليثيوم 3.7 فولت، أو كلها بطاريات بوليمر.
عندما تكون الفولتية متساوية، على سبيل المثال، يتم توصيل 12 فولت و12 فولت على التوالي، ويتم توصيل 24 فولت و24 فولت على التوالي، ويتم توصيل 48 فولت و48 فولت على التوالي.
عندما تكون السعة متساوية، على سبيل المثال، تكون جميعها 100 أمبير/ساعة على التوالي، أو تكون جميعها 200 أمبير/ساعة على التوالي.
عندما تكون الجدة والقديمة متساويتين، على سبيل المثال، فإنها كلها بطاريات جديدة، أو أنها كلها بطاريات قديمة مستخدمة في نفس الدفعة.
عند توصيل البطاريات على التوازي، تكون طاقة البطارية (SOC) متماثلة. على سبيل المثال، تبلغ الطاقة المتبقية في كليهما 95%، أو 80%. يجب ألا يتجاوز فرق الطاقة 2%. هذا يُحسّن توازن البطاريات عند توصيلها على التوازي.
في أي الظروف نرغب في استخدام البطاريات بالتوازي؟
لنفترض أنك اشتريت مجموعتين من بطاريات ليثيوم أيون 48 فولت 100 أمبير/ساعة. يمكنك توصيلهما مباشرةً بالتوازي للحصول على 48 فولت 200 أمبير/ساعة. بهذه الطريقة، ستحصل على طاقة أكبر، مما يعني إمكانية استخدامها لفترة أطول.
متى نحتاج إلى استخدام البطاريات على التوالي والتوازي؟
لنفترض أن لديك ١٦ بطارية ١٢ فولت، سعة ٥٠ أمبير/ساعة، من نفس العلامة التجارية والطراز والدفعة. في هذه الحالة، ترغب في زيادة الجهد؛ على سبيل المثال، استخدام ٤٨ فولت بدلاً من ١٢ فولت، مع زيادة سعة البطارية قدر الإمكان.
ثم يمكنك توصيل 4 بطاريات على التوالي لتشكيل 48 فولت 50 أمبير/ساعة، ثم توصيل هذه البطاريات الأربع 48 فولت 50 أمبير/ساعة بالتوازي للحصول على 48 فولت 200 أمبير/ساعة.
قد تجد أنه يمكنني توصيلها بالتوازي لتكوين ١٢ فولت ٢٠٠ أمبير/ساعة، ثم توصيل هذه البطاريات الأربع على التوالي. هل يمكن أيضًا تحويلها إلى ٤٨ فولت ٢٠٠ أمبير/ساعة؟
وهذا هو الحال بالفعل، ولكن هناك بعض الاختلافات:
مميزات التوصيل المتوازي أولا ثم التوصيل المتسلسل:
كما ذكرنا سابقًا، في الدوائر المتوازية، سيؤدي تلف إحدى البطاريات فقط إلى انخفاض السعة، ولن يؤثر على عمل النظام بأكمله. لذلك، تُقلل هذه الطريقة من تأثير بطارية واحدة على النظام بأكمله. تجدر الإشارة إلى أننا عادةً ما نضيف قواطع دوائر في الدوائر المتوازية لضمان أن يكون التيار في دائرة متوازية واحدة كبيرًا جدًا.
ما هي عيوب التوصيل على التوازي أولاً ثم على التوالي:
على الرغم من أن التوصيل على التوالي ثم بالتوازي يمكن أن يضمن التشغيل المنتظم للنظام إلى أقصى حد، إلا أن هذه الطريقة يمكن أن تؤدي بسهولة إلى تيار زائد في دائرة واحدة، مما يتسبب في كثير من الأحيان في حدوث مشاكل في موازنة البطارية، ويجب بعد ذلك قضاء الكثير من الوقت في التعامل مع مشاكل التوازن.
ما هي مميزات التوصيل على التوالي أولاً ثم على التوازي:
مع ذلك، تتطلب هذه الطريقة عمل جميع البطاريات بشكل صحيح، لأنه بمجرد توقف أي بطارية عن العمل بسبب شحنها أو تفريغها بالكامل، لن يعمل النظام بأكمله. هذه الطريقة صديقة جدًا لثبات النظام بأكمله، حيث يمكن شحن جميع البطاريات وتفريغها في آنٍ واحد، مما يُسهّل أيضًا استكشاف الأخطاء وإصلاحها لاحقًا.
المعرفة الكهربائية حول الدوائر المتسلسلة والدوائر المتوازية
| البعد | الدائرة المتسلسلة | الدائرة المتوازية |
| حاضِر | التيار الكلي I هو نفسه عبر جميع المكونات، أي I = I1=أنا2=أنا3=…=أنان | إجمالي التيار I هو مجموع تيارات الفروع، أي I=I1+أنا2+أنا3+…+أنان |
| الجهد االكهربى | الجهد الكلي V هو مجموع جهد المكونات، أي V=V1+V2+V3+…+Vن | الجهد الكلي V هو نفسه عبر جميع الفروع، أي V = V1=V2=V3=…=Vن |
| مقاومة | المقاومة الكلية R هي مجموع مقاومات المكونات، أي أن R=R1+ر2+ر3+…+رن | مقلوب المقاومة الكلية R هو مجموع مقلوبات مقاومات الفروع، أي 1/ر=1/ر1+1/ر2+1/ر3+…+1/رن |
| توليد الحرارة | يرتبط إجمالي توليد الحرارة Q بالتيار الكلي I، والمقاومة الكلية R، والوقت t، أي أن Q=I2رت | يرتبط إجمالي توليد الحرارة Q بالتيار الكلي I، والمقاومة الكلية R، والوقت t، أي أن Q=I2رت |
| المقاومة المكافئة | تؤدي المقاومة الأكبر إلى تقييد تدفق التيار، مما يؤثر على الأداء العام للدائرة، ويشار إليه بـ R | تحد المقاومة الأصغر من تدفق التيار، مما يؤثر على الأداء العام للدائرة، ويشار إليه بـ R |
| تأثير فشل المكونات | يؤدي الفشل في أحد المكونات إلى تعطيل الدائرة بأكملها، مما يؤدي إلى توقف تدفق التيار | إن الفشل في أحد المكونات لا يؤدي إلى تعطيل الدائرة بأكملها، ويمكن أن يستمر التيار في التدفق |
| إجمالي الحالي | يتدفق نفس التيار الكلي I عبر جميع المكونات | ينقسم التيار الكلي إلى فروع مختلفة، وكل فرع له تياره الخاص، أي، I=I1=I2=I3=…=In |
| الجهد الكلي | يتم تقسيم الجهد الكلي V بين المكونات، بحيث يكون لكل مكون نفس الجهد، أي V = V1=V2=V3=…=Vن | الجهد الكلي هو نفسه عبر جميع الفروع، أي V = V1=V2=V3=…=Vن |
| إجمالي فقدان الطاقة | يرتبط إجمالي فقدان الطاقة P بالتيار الكلي I، والمقاومة الكلية R، والوقت t، أي أن P=I2رت | يرتبط إجمالي فقدان الطاقة P بالتيار الكلي I، والمقاومة الكلية R، والوقت t، أي أن P=I2رت |
الملف الشخصي للمؤلف
توماس تشين
توماس تشين خبيرٌ متمرسٌ في صناعة الطاقة الجديدة، مع تركيزٍ خاص على تكنولوجيا بطاريات الليثيوم. خريج جامعة شنتشن، دفعة ٢٠١٠، اكتسب توماس خبرةً واسعةً من خلال أدوارٍ محوريةٍ شغلها في شركتي EVE وBYD. يشتهر برؤيته الثاقبة في هذا القطاع، ويمتلك موهبةً فريدةً في تحديد اتجاهات السوق وفهم احتياجات العملاء. تُقدم مقالاته منظورًا متميزًا، مستوحىً من خلفيةٍ غنيةٍ في هذا المجال.
مقدمة:
يُعد التوصيل التسلسلي والمتوازي لبطاريات الليثيوم أمرًا شائعًا، ولكن هناك العديد من الأمور التي يجب الانتباه إليها. وإلا، فمن السهل التعرض لمخاطر السلامة. دعونا نتناول هذه المعلومات المتعلقة بهذا الأمر بشكل منهجي من جميع المستويات.
في أي الظروف نحتاج إلى الاتصال المتسلسل أو المتوازي؟
على سبيل المثال، عند الحاجة إلى طاقة أكبر، يُمكن توصيلها بالتوازي. أما عند الحاجة إلى جهد أعلى، فيُمكن توصيلها على التوالي. عند توصيلها على التوالي والتوازي، يُمكنك زيادة الجهد مع زيادة سعة النظام بأكمله.
كم عدد الطرق لتوصيل البطارية؟
تتضمن طرق الاتصال القياسية التوصيل المتسلسل، والتوصيل المتوازي، والتوصيل المتسلسل المتوازي.
ما هي الدائرة المتسلسلة؟
كما هو موضح في الشكل أدناه، يمكننا فهم هذا المفهوم بالتزامن مع الطريق. إذا كان هناك مسار واحد فقط للدائرة بأكملها، ولم يكن هناك خيار آخر لحركة الإلكترونات، فإن الدائرة تُعتبر دائرة متوالية. تجدر الإشارة إلى أن الدائرة المتوالية قد لا تكون في بعض الأحيان سوى جزء صغير من الدائرة بأكملها، إذ قد تكون الأجزاء الأخرى متصلة على التوازي، بينما يكون جزء صغير فقط متصلاً على التوالي. هذه تفصيلة صغيرة يجب على الجميع الانتباه إليها.
ما هي خصائص الدوائر المتسلسلة؟
جميع التيارات في الدائرة المتسلسلة هي نفسها.
إن الجهد الكلي في الدائرة المتسلسلة هو مجموع الجهود عبر جميع المقاومات.
عند استخدام البطاريات على التوالي، بمجرد استنفاد إحدى البطاريات وتسببها في إيقاف تشغيل BMS للدائرة، ستصبح الدائرة بأكملها غير صالحة للاستخدام.
المقاومة الكلية لدائرة متسلسلة تساوي مجموع كل المقاومات الجزئية.
هل يمكن توصيل بطاريات الليثيوم ذات الفولتية المختلفة على التوالي؟
هذا الوضع غير مقبول. كل بطارية ليثيوم تحتوي على نظام إدارة بطارية (BMS) داخلها، ويحتوي هذا النظام على أنبوب MOS. ولأن أنابيب MOS داخل نظام إدارة البطارية (BMS) ذات الفولتية المختلفة تختلف في قيم جهد التحمل الأقصى، فإذا تم توصيل بطاريات ليثيوم ذات فولتية مختلفة على التوالي، فإن أنبوب MOS ذي قيمة جهد التحمل الأقل سيتعرض للتلف بسهولة أولاً، مما يؤدي إلى احتراق نظام إدارة البطارية مباشرةً وعدم قدرته على العمل بشكل طبيعي.
في أي الظروف يمكن توصيل بطاريات الليثيوم على التوالي؟
عندما تكون أنواع بطاريات الليثيوم متشابهة، على سبيل المثال، فهي كلها بطاريات فوسفات حديد الليثيوم 3.2 فولت، أو كلها بطاريات أيون الليثيوم 3.7 فولت، أو كلها بطاريات بوليمر.
عندما تكون الفولتية متساوية، على سبيل المثال، يتم توصيل 12 فولت و12 فولت على التوالي، ويتم توصيل 24 فولت و24 فولت على التوالي، ويتم توصيل 48 فولت و48 فولت على التوالي.
عندما تكون السعة متساوية، على سبيل المثال، تكون جميعها 100 أمبير/ساعة على التوالي، أو تكون جميعها 200 أمبير/ساعة على التوالي.
عندما تكون الجدة والقديمة متساويتين، على سبيل المثال، فإنها كلها بطاريات جديدة، أو أنها كلها بطاريات قديمة مستخدمة في نفس الدفعة.
النقطة الأهم، والتي يُغفل عنها بسهولة، هي أنه حتى مع استخدام نفس البطارية، وحتى مع تطابق الطراز والجهد والسعة، لا يُمكن توصيلها مباشرةً على التوالي. تأكد من ثبات حالة الشحنة (SOC) عند التوصيل على التوالي؛ على سبيل المثال، يكون لدى كليهما 95% من الطاقة المتبقية، أو 80% من الطاقة المتبقية. يجب ألا يتجاوز فرق الطاقة 2%. هذا يُحسّن توازن حزم البطاريات عند التوصيل على التوالي.
في أي الظروف نرغب في استخدام البطاريات على التوالي؟
لنفترض أنك اشتريت أربع بطاريات LiFePo4 بجهد 12 فولت و100 أمبير/ساعة، لكن عاكس الطاقة في منزلك يعمل بجهد 48 فولت. هل تحتاج لشراء بطارية أخرى بجهد 48 فولت؟ ليس ضروريًا، بل قم بتوصيل أربع بطاريات بجهد 12 فولت و100 أمبير/ساعة على التوالي للحصول على بطارية 48 فولت و100 أمبير/ساعة، والتي يمكن استخدامها مع عاكس طاقة 48 فولت. وبالمثل، إذا كنت بحاجة إلى منصة ذات جهد أعلى، يمكنك الاستمرار في التوصيل على التوالي، مثل 24 فولت، 36 فولت، 48 فولت، 60 فولت، 72 فولت، 84 فولت، إلخ، ولكن يجب عليك التأكد أولًا من الشركة المصنعة. يُحدد نظام إدارة البطارية (BMS) إمكانية التوصيل على التوالي من خلال قيمة أقصى جهد تحمل لأنبوب MOS، وتختلف بيانات كل علامة تجارية.
الشحن في دائرة متسلسلة
عند استخدام مجموعات البطاريات على التوالي، يُمكن شحنها كاملةً دون الحاجة إلى شاحن لشحن كل مجموعة على حدة. هذه طريقة سريعة وسهلة لتوفير الوقت والجهد، ولا تحتاج إلى شراء الكثير من الشواحن لتوفير التكاليف.
مع ذلك، للدائرة التسلسلية حدٌّ. أي أنه في حال فصل أي بطارية في الدائرة تلقائيًا بعد اكتمال شحنها، لن تتمكن البطاريات الأخرى من مواصلة الشحن. وهذا أمرٌ واضح، لأنه في حال استمرار الشحن، ستكون البطارية المشحونة بالكامل معرضةً لخطر الشحن الزائد.
لماذا يتم شحن بطارية واحدة دائمًا أولاً في الدائرة المتسلسلة؟
قد تشعر بالحيرة، ألن يكون من الرائع لو أمكن شحنها بالكامل معًا؟ النظرية هي في الواقع كذلك، ولكن في الواقع، تعتمد سرعة الشحن على سعة كل بطارية ليثيوم، وحالة الخلية، وحالة تحلل العبوة الداخلية. كل بطارية فريدة، ويمكننا فقط محاولة جعل معاييرها متطابقة. ومع ذلك، لا يمكن ضمان الاتساق الكامل. قد يكون للبطاريات الجديدة نفس السعة تقريبًا، ولكن مع استخدام البطارية، سيختلف منحنى شيخوخة البطارية. خاصة بعد استخدام البطارية لسنوات عديدة، ستتدهور سعة بعض البطاريات فجأة وبسرعة. عندما يحدث هذا، ستكون السعة صغيرة. تكون البطارية أسهل في الشحن، وعندما تشحن بالكامل، لا يمكن للبطاريات المتبقية الاستمرار في الشحن، حتى لو لم تكن مشحونة بالكامل.
لماذا تنفصل البطارية تلقائيًا عند اكتمال شحنها؟ من يتحكم في ذلك؟
يتحكم نظام إدارة البطارية (BMS) بهذه العملية داخل البطارية. يحتوي نظام إدارة البطارية على العديد من خطوط الاستحواذ. تستطيع هذه الخطوط اكتشاف جهد كل خلية. بتحليل بيانات الجهد هذه، يستطيع نظام إدارة البطارية معرفة ما إذا كانت البطارية ممتلئة. عندما يكتشف نظام إدارة البطارية وصول الجهد إلى القيمة المحددة، يتم إيقاف تشغيل الدائرة لتجنب الشحن الزائد الناتج عن استمرار الشحن.
ما هي الدائرة المتوازية؟
كما هو موضح في الشكل أدناه، إذا كانت هناك مسارات متعددة للاختيار من بينها عند حركة الإلكترون، فإن الدائرة تكون دائرة متوازية. تجدر الإشارة إلى أن الدائرة المتوازية قد لا تكون أحيانًا سوى جزء صغير من الدائرة بأكملها، إذ قد تكون الأجزاء الأخرى متصلة على التوالي، بينما يكون جزء صغير فقط متصلًا على التوازي. هذه تفصيلة صغيرة يجب على الجميع الانتباه إليها.
ما هي خصائص الدوائر المتوازية؟
إن التيار الكلي في الدائرة المتوازية يساوي مجموع التيارات في جميع الفروع.
الجهد الكلي للدائرة المتوازية هو نفسه
عند استخدام البطاريات بالتوازي، بمجرد نفاد الطاقة من إحدى البطاريات وإيقاف تشغيل BMS للدائرة، فلن يؤثر ذلك على البطاريات الأخرى، ولن تؤثر عملية الشحن على البطاريات الأخرى.
مقلوب المقاومة الكلية لدائرة متوازية يساوي مجموع مقلوبات المقاومات الجزئية لجميع الفروع.
هل يمكن توصيل بطاريات الليثيوم ذات الفولتية المختلفة على التوازي؟
هذا أيضًا غير ممكن. يختلف هذا عن سبب التوصيل التسلسلي. عند توصيل بطاريات ذات جهدين مختلفين على التوازي، قد تشحن بطارية الجهد العالي بطارية الجهد المنخفض تلقائيًا. من جهة، تُولّد بطارية الجهد المنخفض حرارة عالية، ومن جهة أخرى، تُهدر الطاقة.
بالإضافة إلى ذلك، تختلف منحنيات التفريغ والأداء للبطاريات ذات الفولتية المختلفة، وقد تختلف كثافة الطاقة، مما يزيد من فرق الجهد. في الوقت نفسه، إذا تم شحن البطارية في هذه الحالة، وكان فرق الجهد كبيرًا جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى تلف البطارية منخفضة الجهد بشكل مباشر. وفي الحالات الشديدة، قد يتسبب ذلك في ارتفاع درجة الحرارة أو انفجار البطارية.
في أي الحالات يمكن توصيل بطاريات الليثيوم على التوازي؟
عندما تكون أنواع بطاريات الليثيوم متشابهة، على سبيل المثال، فهي كلها بطاريات فوسفات حديد الليثيوم 3.2 فولت، أو كلها بطاريات أيون الليثيوم 3.7 فولت، أو كلها بطاريات بوليمر.
عندما تكون الفولتية متساوية، على سبيل المثال، يتم توصيل 12 فولت و12 فولت على التوالي، ويتم توصيل 24 فولت و24 فولت على التوالي، ويتم توصيل 48 فولت و48 فولت على التوالي.
عندما تكون السعة متساوية، على سبيل المثال، تكون جميعها 100 أمبير/ساعة على التوالي، أو تكون جميعها 200 أمبير/ساعة على التوالي.
عندما تكون الجدة والقديمة متساويتين، على سبيل المثال، فإنها كلها بطاريات جديدة، أو أنها كلها بطاريات قديمة مستخدمة في نفس الدفعة.
عند توصيل البطاريات على التوازي، تكون طاقة البطارية (SOC) متماثلة. على سبيل المثال، تبلغ الطاقة المتبقية في كليهما 95%، أو 80%. يجب ألا يتجاوز فرق الطاقة 2%. هذا يُحسّن توازن البطاريات عند توصيلها على التوازي.
في أي الظروف نرغب في استخدام البطاريات بالتوازي؟
لنفترض أنك اشتريت مجموعتين من بطاريات ليثيوم أيون 48 فولت 100 أمبير/ساعة. يمكنك توصيلهما مباشرةً بالتوازي للحصول على 48 فولت 200 أمبير/ساعة. بهذه الطريقة، ستحصل على طاقة أكبر، مما يعني إمكانية استخدامها لفترة أطول.
متى نحتاج إلى استخدام البطاريات على التوالي والتوازي؟
لنفترض أن لديك ١٦ بطارية ١٢ فولت، سعة ٥٠ أمبير/ساعة، من نفس العلامة التجارية والطراز والدفعة. في هذه الحالة، ترغب في زيادة الجهد؛ على سبيل المثال، استخدام ٤٨ فولت بدلاً من ١٢ فولت، مع زيادة سعة البطارية قدر الإمكان.
ثم يمكنك توصيل 4 بطاريات على التوالي لتشكيل 48 فولت 50 أمبير/ساعة، ثم توصيل هذه البطاريات الأربع 48 فولت 50 أمبير/ساعة بالتوازي للحصول على 48 فولت 200 أمبير/ساعة.
قد تجد أنه يمكنني توصيلها بالتوازي لتكوين ١٢ فولت ٢٠٠ أمبير/ساعة، ثم توصيل هذه البطاريات الأربع على التوالي. هل يمكن أيضًا تحويلها إلى ٤٨ فولت ٢٠٠ أمبير/ساعة؟
وهذا هو الحال بالفعل، ولكن هناك بعض الاختلافات:
مميزات التوصيل المتوازي أولا ثم التوصيل المتسلسل:
كما ذكرنا سابقًا، في الدوائر المتوازية، سيؤدي تلف إحدى البطاريات فقط إلى انخفاض السعة، ولن يؤثر على عمل النظام بأكمله. لذلك، تُقلل هذه الطريقة من تأثير بطارية واحدة على النظام بأكمله. تجدر الإشارة إلى أننا عادةً ما نضيف قواطع دوائر في الدوائر المتوازية لضمان أن يكون التيار في دائرة متوازية واحدة كبيرًا جدًا.
ما هي عيوب التوصيل على التوازي أولاً ثم على التوالي:
على الرغم من أن التوصيل على التوالي ثم بالتوازي يمكن أن يضمن التشغيل المنتظم للنظام إلى أقصى حد، إلا أن هذه الطريقة يمكن أن تؤدي بسهولة إلى تيار زائد في دائرة واحدة، مما يتسبب في كثير من الأحيان في حدوث مشاكل في موازنة البطارية، ويجب بعد ذلك قضاء الكثير من الوقت في التعامل مع مشاكل التوازن.
ما هي مميزات التوصيل على التوالي أولاً ثم على التوازي:
مع ذلك، تتطلب هذه الطريقة عمل جميع البطاريات بشكل صحيح، لأنه بمجرد توقف أي بطارية عن العمل بسبب شحنها أو تفريغها بالكامل، لن يعمل النظام بأكمله. هذه الطريقة صديقة جدًا لثبات النظام بأكمله، حيث يمكن شحن جميع البطاريات وتفريغها في آنٍ واحد، مما يُسهّل أيضًا استكشاف الأخطاء وإصلاحها لاحقًا.
المعرفة الكهربائية حول الدوائر المتسلسلة والدوائر المتوازية
| البعد | الدائرة المتسلسلة | الدائرة المتوازية |
| حاضِر | التيار الكلي I هو نفسه عبر جميع المكونات، أي I = I1=أنا2=أنا3=…=أنان | إجمالي التيار I هو مجموع تيارات الفروع، أي I=I1+أنا2+أنا3+…+أنان |
| الجهد االكهربى | الجهد الكلي V هو مجموع جهد المكونات، أي V=V1+V2+V3+…+Vن | الجهد الكلي V هو نفسه عبر جميع الفروع، أي V = V1=V2=V3=…=Vن |
| مقاومة | المقاومة الكلية R هي مجموع مقاومات المكونات، أي أن R=R1+ر2+ر3+…+رن | مقلوب المقاومة الكلية R هو مجموع مقلوبات مقاومات الفروع، أي 1/ر=1/ر1+1/ر2+1/ر3+…+1/رن |
| توليد الحرارة | يرتبط إجمالي توليد الحرارة Q بالتيار الكلي I، والمقاومة الكلية R، والوقت t، أي أن Q=I2رت | يرتبط إجمالي توليد الحرارة Q بالتيار الكلي I، والمقاومة الكلية R، والوقت t، أي أن Q=I2رت |
| المقاومة المكافئة | تؤدي المقاومة الأكبر إلى تقييد تدفق التيار، مما يؤثر على الأداء العام للدائرة، ويشار إليه بـ R | تحد المقاومة الأصغر من تدفق التيار، مما يؤثر على الأداء العام للدائرة، ويشار إليه بـ R |
| تأثير فشل المكونات | يؤدي الفشل في أحد المكونات إلى تعطيل الدائرة بأكملها، مما يؤدي إلى توقف تدفق التيار | إن الفشل في أحد المكونات لا يؤدي إلى تعطيل الدائرة بأكملها، ويمكن أن يستمر التيار في التدفق |
| إجمالي الحالي | يتدفق نفس التيار الكلي I عبر جميع المكونات | ينقسم التيار الكلي إلى فروع مختلفة، وكل فرع له تياره الخاص، أي، I=I1=I2=I3=…=In |
| الجهد الكلي | يتم تقسيم الجهد الكلي V بين المكونات، بحيث يكون لكل مكون نفس الجهد، أي V = V1=V2=V3=…=Vن | الجهد الكلي هو نفسه عبر جميع الفروع، أي V = V1=V2=V3=…=Vن |
| إجمالي فقدان الطاقة | يرتبط إجمالي فقدان الطاقة P بالتيار الكلي I، والمقاومة الكلية R، والوقت t، أي أن P=I2رت | يرتبط إجمالي فقدان الطاقة P بالتيار الكلي I، والمقاومة الكلية R، والوقت t، أي أن P=I2رت |
الملف الشخصي للمؤلف
توماس تشين
توماس تشين خبيرٌ متمرسٌ في صناعة الطاقة الجديدة، مع تركيزٍ خاص على تكنولوجيا بطاريات الليثيوم. خريج جامعة شنتشن، دفعة ٢٠١٠، اكتسب توماس خبرةً واسعةً من خلال أدوارٍ محوريةٍ شغلها في شركتي EVE وBYD. يشتهر برؤيته الثاقبة في هذا القطاع، ويمتلك موهبةً فريدةً في تحديد اتجاهات السوق وفهم احتياجات العملاء. تُقدم مقالاته منظورًا متميزًا، مستوحىً من خلفيةٍ غنيةٍ في هذا المجال.
عرض تقديمي
كيف يمكننا مساعدتك؟
منشورات ذات صلة
الدليل الشامل لجدول جهد البطارية
29 ديسمبر 2023
حول نطاق جهد الليثيوم - كل ما تحتاج إلى معرفته
9 أكتوبر 2023
بطارية الكربون مقابل البطارية القلوية
8 أكتوبر 2023
ماذا يعني Ah الموجود على ملصق البطارية؟
8 أكتوبر 2023
تحذير من تفريغ بطارية السيارة: ماذا يجب أن نفعل؟
7 أكتوبر 2023
حجم مجموعة BCI: بطارية المجموعة 24 مقابل بطارية المجموعة 27
6 أكتوبر 2023
ما هي بطارية 3 فولت؟
6 أكتوبر 2023
أهمية بطاريات الليثيوم لتطوير تقنية الجيل الخامس
5 أكتوبر 2023
بطارية أيون الصوديوم مقابل بطارية أيون الليثيوم
30 سبتمبر 2023
كيف تعمل بطاريات الليثيوم؟
27 سبتمبر 2023
بطاريات الليثيوم مقابل البطاريات القلوية: دليل شامل يوضح لك الفرق
١٢ سبتمبر ٢٠٢٣
كيف تختار حلول الطاقة الاحتياطية لمنزلك؟
31 مايو 2023
