توصيل البطاريات على التوالي أو على التوازي: التكوينات والمخاطر

قد يمتلك بنك البطاريات إجمالي الطاقة المناسب نظريًا، ومع ذلك قد يتعطل أثناء التشغيل إذا لم يتوافق توصيله مع الحمل. ومن المفاهيم الخاطئة الشائعة أن التوصيل على التوالي والتوصيل على التوازي طريقتان قابلتان للتبادل لإضافة البطاريات. فهما يغيّران خصائص كهربائية مختلفة، وقد يؤدي الخطأ إلى تجاوز حدود جهد المعدات، أو تحميل BMS فوق طاقته، أو نشوء تيار ضار بين البطاريات.

## ما الذي يغيّره التوصيل على التوالي والتوازي

في التوصيل على التوالي، يُوصَل القطب الموجب لبطارية بالقطب السالب للبطارية التالية. تتجمع جهود البطاريات، بينما تبقى السعة بالأمبير-ساعة مساوية لسعة بطارية واحدة. فعلى سبيل المثال، يؤدي توصيل بطاريتي LiFePO4 بجهد اسمي 12.8 V وسعة 100 Ah على التوالي إلى تكوين بنك بجهد اسمي 25.6 V وسعة 100 Ah، أي نحو 2.56 kWh قبل احتساب عمق التفريغ (DoD) القابل للاستخدام وفواقد النظام.

في التوصيل على التوازي، تُوصَل جميع الأقطاب الموجبة معًا وجميع الأقطاب السالبة معًا. يبقى الجهد كما هو، بينما تتجمع السعات بالأمبير-ساعة. وتؤدي بطاريتان بجهد اسمي 12.8 V وسعة 100 Ah موصولتان على التوازي إلى تكوين بنك بجهد اسمي 12.8 V وسعة 200 Ah، وبطاقة اسمية تبلغ أيضًا نحو 2.56 kWh. تساوي الطاقة لا يعني تساوي التوافق؛ إذ يجب أن يدعم العاكس والشاحن وBMS والكابلات ووسائل الحماية الجهد والتيار المختارين.

مقارنة سريعة: يزيد التوصيل على التوالي الجهد ويحافظ على تصنيف Ah لبطارية واحدة؛ أما التوصيل على التوازي فيحافظ على الجهد ويزيد تصنيف Ah. يحتاج حمل بجهد 24 V عمومًا إلى بنك موصول على التوالي ومكوّن من بطاريات متوافقة من فئة 12 V، بينما يمكن لحمل بجهد 12 V يتطلب مدة تشغيل أطول استخدام بنك موصول على التوازي. تحقّق من نطاق جهد التشغيل الفعلي، لا من القيمة الاسمية على الملصق فقط.

## كيفية اختيار التكوين

ابدأ بمواصفات المعدات. تحقّق من نطاق دخل التيار المستمر، والتيار المستمر وتيار الذروة، ومنحنى جهد الشاحن، وحد الفصل عند انخفاض الجهد. ثم قدّر الحمل: التيار بالأمبير يساوي تقريبًا القدرة بالواط مقسومة على جهد البنك، قبل احتساب فاقد العاكس. عند قدرة 1,200 W، يسحب بنك بجهد 12.8 V نحو 94 A نظريًا، بينما يسحب بنك بجهد 25.6 V نحو 47 A. يمكن للجهد الأعلى أن يقلل التيار وفواقد الكابلات عند القدرة نفسها، لكن ذلك مشروط بتصميم المعدات للعمل عليه.

أجرِ عمليات التحقق التالية قبل تحديد حجم البنك:

- طابق جهد البنك مع العاكس والشاحن وأحمال التيار المستمر.

- حدّد السعة بما يتناسب مع احتياج الطاقة وعمق التفريغ المسموح به ودرجة الحرارة ومدة التشغيل المطلوبة.

- تحقّق من أن تصنيفي التيار المستمر وتيار الذروة في BMS يناسبان الحمل ومصادر الشحن.

- تأكد من أن الشركة المصنّعة للبطارية تسمح بعدد الوحدات المخطط له على التوالي أو التوازي.

- أدرج مصهرات أو قواطع، ومفاتيح فصل، وموصلات مصنفة لتيار العطل المحتمل.

## المخاطر وممارسات التركيب

في بنوك التوصيل على التوالي، ينبغي أن تكون البطاريات من الطراز نفسه وأن تتوافق في الكيمياء والسعة والعمر والحالة الصحية (SOH). يجب موازنة حالات الشحن (SOC) قبل التوصيل. قد تصل وحدة ضعيفة أو غير متوازنة إلى حد الجهد الأعلى أو الأدنى قبل الوحدات الأخرى، ما يتسبب في فصل السلسلة بواسطة BMS. لا تفترض أن كل بطارية LiFePO4 تدعم التوصيل على التوالي؛ فبعض تصميمات BMS الداخلية تمنعه أو تحد من عدد الوحدات.

في بنوك التوصيل على التوازي، قد تؤدي الفروق الصغيرة في الجهد إلى تيار موازنة مرتفع عند توصيل البطاريات. اضبط الوحدات أولًا على الجهد أو SOC المحدد من الشركة المصنّعة، واتبع تسلسل التوصيل الذي تحدده. استخدم حماية مناسبة لكل فرع من البطاريات، ورتّب التوصيلات بما يشجع على تقاسم التيار، مثل استخدام موصلات متساوية الطول متصلة بقضبان توصيل مشتركة. وقد يؤدي فصل BMS لإحدى البطاريات إلى انتقال الحمل فجأة إلى البطاريات المتبقية.

تجنب خلط بطاريات ذات سعات أو كيميائيات أو حدود BMS أو مستويات تآكل مختلفة في بنك واحد. لا توصل البطاريات على التوازي مطلقًا عبر مسار منخفض التصنيف يمر بأطراف وحدة واحدة فقط، ولا تعتبر BMS بديلًا عن حماية خارجية مناسبة ومصنفة ضد التيار الزائد. اتبع وثائق البطارية وأكواد التركيب المعمول بها؛ ويجب تنفيذ العمل بواسطة أفراد مؤهلين حيثما يُشترط ذلك.

## افحص النظام كاملًا، لا التوصيلات وحدها

توضح مقارنة حمل تيار مستمر متوسط قدره 1.2 kW المفاضلة بين الخيارين. مع بطارية بجهد 12.8 V وسعة 100 Ah، يبلغ التيار المثالي نحو 94 A والطاقة الاسمية 1.28 kWh. ومع توصيل بطاريتين من هذا النوع على التوالي، يزوّد بنك بجهد 25.6 V وسعة 100 Ah الحمل بنحو 47 A ويوفر طاقة اسمية قدرها 2.56 kWh. أما عند توصيلهما على التوازي، فيزوّد بنك بجهد 12.8 V وسعة 200 Ah الحمل بنحو 94 A إجمالًا ويوفر طاقة اسمية قدرها 2.56 kWh، مع تقاسم مثالي للتيار يقارب 47 A لكل بطارية. يختلف التيار الفعلي ووقت التشغيل بحسب فواقد التحويل ودرجة الحرارة وهبوط الجهد وSOC وحدود BMS.

قبل بدء التشغيل، تأكد من أن إعدادات الشاحن ملائمة لطراز بطارية LiFePO4 المحدد وجهد البنك، وافحص القطبية وعزم الربط وفق تعليمات الشركة المصنّعة، وتحقق من قدرة أجهزة الحماية على قطع تيار التيار المستمر بأمان. وفي أنظمة الاتصالات وUPS والطاقة الشمسية والأنظمة البحرية وأنظمة القدرة المحركة، افحص أيضًا دورة التشغيل وأحمال الاندفاع والظروف البيئية وإمكانية الوصول للصيانة. تتناول UN38.3 اختبارات النقل؛ ويُعد IEC 62619 وUL 1973 من معايير السلامة ذات الصلة ببعض تطبيقات البطاريات الصناعية والثابتة. وتعتمد متطلبات الشهادات على المنتج والسوق.

## الخلاصة

اختر التوصيل على التوالي عندما يحتاج النظام إلى جهد أعلى، والتوصيل على التوازي عندما يحتاج إلى سعة أكبر عند الجهد نفسه. وفي الحالتين، تحقّق من التكوينات المعتمدة من الشركة المصنّعة، وتوافق البطاريات، وحدود BMS، وإعدادات الشحن، ووسائل الحماية قبل توصيل البنك. وللحصول على تحديد حجم يناسب تطبيقًا بعينه أو تكوين موثق، يمكن أن تكون Newbeebattery شريكك في تصنيع حزم البطاريات المخصصة بنظام OEM/ODM.