توسعة البطاريات على التوازي: المخاطر وأفضل الممارسات

قد يبدو توسيع مجموعة بطاريات تحتاج إلى مدة تشغيل أطول أمراً سهلاً: صِل حزمة أخرى على التوازي لزيادة السعة. لكن توسيع البطاريات على التوازي ليس مجرد عملية جمع. فقد تؤدي الاختلافات في الجهد أو الممانعة أو إعدادات نظام إدارة البطارية (BMS) أو مقاومة الكابلات إلى توزيع غير متساوٍ للتيار بين الحزم، أو فصل وسائل الحماية، أو تقادم الحزم بمعدلات مختلفة.

## تأكد من التوافق قبل التوصيل

ابدأ بمتطلبات الشركة المصنّعة للبطارية. ينبغي أن تكون للحزم قيمة الجهد الاسمي نفسها، وأن تكون متوافقة من حيث التركيب الكيميائي وحدود الشحن والتفريغ وسلوك نظام إدارة البطارية (BMS). في أنظمة LiFePO4، تأكد من توافق جهد الشحن المسموح به وحد الفصل عند انخفاض الجهد لكل حزمة مع العاكس أو الشاحن أو ناقل التيار المستمر.

تحقق مما إذا كانت الشركة المصنّعة تسمح بالتشغيل على التوازي، وما إذا كانت تحدد عدداً أقصى للحزم. تدعم بعض وحدات BMS الاستخدام على التوازي، لكنها تتطلب وصلات اتصال أو وحدة تحكم رئيسية أو تسلسلاً محدداً لبدء التشغيل. لا تفترض أن تطابق ملصقات الجهد وحده يثبت التوافق.

عند إضافة حزمة إلى مجموعة قائمة، تحقق من طرازها وإصدارها وعمرها وسعتها وسجل تشغيلها. قد تختلف المقاومة الداخلية والسعة القابلة للاستخدام في حزمة جديدة عن حزمة تعرضت لدورات تشغيل كثيرة. استشر الشركة المصنّعة قبل الجمع بين الحزم، ولا سيما عند اختلاف العلامات التجارية أو منصات BMS.

## جهّز الحزم ووسائل حماية النظام

قبل التوصيل، اجعل مستوى الشحن (SOC) للحزم متقارباً، وقِس جهد أطرافها باستخدام معدات مناسبة. التزم بفرق الجهد الذي تسمح به الشركة المصنّعة؛ فلا يوجد حد آمن موحد يناسب جميع الحزم. قد يؤدي توصيل حزم ذات جهود غير متساوية إلى تيار موازنة مرتفع قد لا يكون نظام إدارة البطارية أو الوصلات مصمماً لتحمله.

راجع مسار التيار بالكامل، وليس أطراف البطارية فقط. تحتاج كل فرع على التوازي إلى موصلات وحماية من زيادة التيار ذات قيم مناسبة، تُركّب وفق تصميم النظام والأكواد الكهربائية المعمول بها. ينبغي ألا يؤدي العطل في أحد الفروع إلى ترك كابله من دون حماية مناسبة.

- استخدم كابلات من النوع والمقياس والطول نفسه لكل فرع، حيثما يسمح تصميم الشركة المصنّعة بذلك.

- ركّب مصهرات أو قواطع لكل فرع، بقيم اسمية وقدرة على قطع التيار تتناسبان مع البطارية وتيار العطل في النظام.

- استخدم قضيب توصيل أو معدات توزيع معتمدة ومصممة لتحمل التيار الإجمالي؛ وشدّ الوصلات بعزم الربط المحدد.

- تحقق من اتصال BMS وإعدادات الشاحن وحدود العاكس وأي إجراء مطلوب للشحن المسبق قبل بدء التشغيل.

## خطط لتوزيع متوازن للتيار

لا توزّع الحزم المتصلة على التوازي التيار بالتساوي بالضرورة. فقد تؤدي الاختلافات في مقاومة الكابلات وجودة الوصلات وممانعة الحزم ودرجة الحرارة وحالة الصحة إلى تحمّل حزمة واحدة حملاً أكبر أو استقبالها تيار شحن أعلى. يساعد استخدام كابلات متساوية الطول للفروع وترتيب قضيب التوصيل بشكل سليم على تقليل الاختلالات الممكن تجنبها، لكنه لا يغني عن التصميم المعتمد من الشركة المصنّعة.

يوضح مثال عملي هذه المفاضلة. إن توصيل حزمتين متماثلتين، بجهد 48 V وسعة 100 Ah لكل منهما، على التوازي يوفر مجموعة اسمية بجهد 48 V وسعة 200 Ah؛ وتتضاعف الطاقة المخزنة النظرية عند الجهد الاسمي نفسه. وإذا كانت كل حزمة مصنفة لتفريغ مستمر قدره 100 A، فلا يعني ذلك تلقائياً أن الحد القابل للاستخدام للمجموعة هو 200 A؛ فقد يفرض تنسيق BMS والأسلاك والحماية ودرجة الحرارة والتهيئة المعتمدة للنظام حداً أقل.

تعامل مع معدل C وعمق التفريغ (DoD) باعتبارهما حدّين للنظام، لا مجرد مواصفات للخلايا. تحقق من القيم الاسمية للشحن والتفريغ المستمرين والذرويين للحزمة الكاملة ولنظام BMS، ثم اختر العاكس والأحمال بما يتناسب معها. لا تخطط للتشغيل الاعتيادي اعتماداً على قيم تيار الذروة، والتزم بنطاق DoD الذي توصي به الشركة المصنّعة لدعم عمر الدورات المتوقع.

في تطبيقات الاتصالات وUPS وتخزين الطاقة الشمسية، حدّد كيفية إبلاغ المجموعة عن حالة الشحن (SOC) وحالة الصحة (SOH). قد تعرض الحزم المتصلة على التوازي، والمزودة بوحدات BMS منفصلة، قيماً فردية أو تتطلب وحدة تحكم لدمجها. إذا اختلفت القراءات أو تعذر الاتصال، فحدّد كيفية استجابة النظام وما إذا كان بإمكانه مواصلة التشغيل بأمان.

## شغّل المجموعة الموسعة وصُنها

اتبع تسلسل التوصيل وبدء التشغيل المعتمد، بما في ذلك العزل والشحن المسبق عند اشتراطهما. بعد بدء التشغيل، تحقق من مساهمة كل حزمة في التيار ضمن ظروف شحن وتفريغ ممثلة للاستخدام، وافحص وجود ارتفاع غير طبيعي في الحرارة أو اختلاف في الجهد أو إنذارات أو فصل غير متوقع من BMS. سجّل القراءات الأساسية لتتمكن من اكتشاف التغييرات مستقبلاً.

أعِد فحص المجموعة دورياً وبعد أي تغيير في البرامج الثابتة أو العاكس أو الحزم. لأغراض التخطيط للنقل والتركيب، احصل على ملخص اختبار UN38.3 المعمول به. في التطبيقات الثابتة، تحقق من المعايير والشهادات المنطبقة على المنتج والاختصاص القضائي؛ ويُعد IEC 62619 وUL 1973 مثالين ذوي صلة، لكن لا ينبغي افتراض أن أياً منهما يشهد على كل تهيئات النظام.

للمشروعات التي تحتاج إلى سعة إضافية أو نمط تشغيل جديد، يمكن أن تعمل Newbeebattery شريكاً لتصنيع الحزم المخصصة وفق OEM/ODM، وتساعد على مواءمة تهيئة الحزمة ومتطلبات BMS واحتياجات التطبيق.

يكون توسيع البطاريات على التوازي أكثر نجاحاً عندما يجري التحقق من التوافق وتوزيع التيار والحماية والمراقبة باعتبارها أجزاء من نظام واحد. تأكد من حدود الشركة المصنّعة للبطارية قبل توصيل الحزم، ونفّذ التشغيل الأولي في ظروف مضبوطة، وصمّم المجموعة وفق القيم الاسمية المعتمدة للتشغيل المستمر لا وفق السعة النظرية وحدها.