دليل توصيل البطاريات على التوازي بشكل صحيح

عندما يتعلق الأمر بـ توسيع سعة البطارية، فإن توصيل وحدات متعددة على التوازي هو نهج شائع. ولكن في الممارسة العملية، يتطلب القيام بذلك بشكل صحيح اهتمامًا دقيقًا بالسلامة، وتوافق البطاريات، وتقنيات التوصيل.

في هذا الدليل، سنستعرض ليس فقط الخطوات الأساسية، بل أيضًا المبادئ الأساسية، والنصائح العملية، والأخطاء الشائعة التي يجب تجنبها. في النهاية، سيكون لديك فهم واضح كيفية توصيل البطاريات على التوازي بأمان وكفاءة.

ماذا يحدث إذا قمت بتوصيل البطاريات على التوازي

عند توصيل البطاريات على التوازي، تزداد السعة الإجمالية ومخرج التيار لمجموعة البطاريات، بينما يظل الجهد ثابتًا. كل بطارية إضافية تساهم في إجمالي تخزين الطاقة، مما يطيل فعليًا وقت النسخ الاحتياطي ضمن نفس نظام الجهد.

على سبيل المثال، توصيل بطاريتين 12 فولت 100 أمبير-ساعة على التوازي ينتج عنه إعداد 12 فولت 200 أمبير-ساعة. هذا التكوين يخزن طاقة أكبر، مما يسمح للأجهزة أو المعدات التي تعمل بواسطة محول 12 فولت بالعمل لفترة أطول بكثير قبل الحاجة لإعادة الشحن.

الإيجابيات والسلبيات لتوصيل البطاريات على التوازي

المزايا:

• يوسع السعة الإجمالية للتخزين ومدة تشغيل النظام دون تغيير الجهد، مما يسمح بتوفير طاقة لفترة أطول وتحسين المرونة لمتطلبات الأحمال المختلفة.
• يقلل الحمل على كل بطارية فردية ويخفف الضغط على البطاريات القديمة من خلال توسيع السعة المتاحة للمجموعة.
• يوفر التكرار، مما يضمن أنه إذا فشلت إحدى البطاريات، تستمر الوحدات المتبقية في توفير الطاقة، مما يقلل من خطر توقف النظام بالكامل أو فقدان الطاقة.

العيوب:

• يتطلب توصيلًا دقيقًا وأسلاكًا متوازنة بشكل صحيح لمنع الشحن أو التفريغ غير المتساوي.
• الكابلات والموصلات الإضافية تزيد من تعقيد النظام، مما يرفع من احتمال وجود وصلات فضفاضة، وتآكل، وتراكم حرارة غير مرغوب فيها أثناء تدفق التيار العالي.
• السحب الأعلى للتيار عند جهد أقل يعني كابلات أكثر سمكًا وهبوط جهد أكبر، مما قد يكون غير فعال للأجهزة الكهربائية ذات القدرة العالية.
• قد تحدث قيود في المساحة نظرًا لضرورة وضع البطاريات بالقرب من بعضها البعض، مما يعقد عملية التثبيت في المناطق التي تفتقر إلى مساحة مادية كافية.

قواعد توصيل البطاريات على التوازي

• دائمًا قم بتوصيل البطاريات ذات نفس الكيمياء، وتصنيف الجهد (12v,24v,48v)، و سعة الأمبير-ساعة لتجنب الشحن غير المتساوي، والتدهور السريع، والمخاطر الأمنية المحتملة.
• قبل توصيل البطاريات على التوازي، تأكد من أنها متوازنة في نفس حالة الشحن (SOC). قد تؤدي الفروق الكبيرة في الجهد إلى حدوث تيارات مفاجئة ضارة في النظام.
• في إعدادات البطاريات على التوازي، يجب أن تكون كابلات التفرع (من البطارية إلى شريط التوصيل) والكابلات الرئيسية (من شريط التوصيل إلى وحدة التحكم/العاكس) داخل كل مجموعة متساوية في الطول والسماكة. هذا يضمن مقاومة متسقة وتفريغ متوازن للبطاريات، مما يمنع تحميل أي بطارية بشكل زائد.
• ركب البطاريات بالقرب من بعضها لتقليل طول الكابلات، والمقاومة، وفقدان الطاقة. في نفس الوقت، اترك مساحة كافية لتدفق الهواء المناسب لمنع ارتفاع درجة الحرارة والحفاظ على التشغيل الآمن.
• تجنب خلط البطاريات القديمة والجديدة في بنك البطاريات على التوازي. البطارية الأضعف أو الأقدم يمكن أن تقلل من أداء النظام بأكمله، مما يؤدي إلى تفريغ غير متساوٍ وعمر افتراضي أقصر.
• اختر كابلات البطارية بالحجم المناسب للسلك لتحمل التيار الأقصى المتوقع. تزيد التوصيلات على التوازي من تدفق التيار، لذا استخدام أسلاك رفيعة جدًا قد يسبب هبوط جهد مفرط، وتراكم حرارة، ومخاطر سلامة.
• قم بتركيب صمام أمان و قاطع دائرة على الطرف الموجب لكل بطارية. هذا يحمي النظام من تفريغ تيار مفرط من بطارية واحدة أثناء حدوث دائرة قصر أو عطل.

كيفية توصيل البطاريات على التوازي

يجب توصيل البطاريات على التوازي بعناية لضمان السلامة والكفاءة والموثوقية على المدى الطويل. اتبع هذه الخطوات لبناء بنك بطاريات متوازنة بشكل صحيح.

الخطوة 1. خطط لمخطط توصيل البطاريات على التوازي

نظرًا لأن توصيل البطاريات على التوازي يتطلب تخطيطًا دقيقًا، يُنصح أولاً برسم مخطط. هذا يساعد في تخطيط التوزيع بناءً على المساحة المتاحة، وعدد البطاريات، والمسافات بين البطاريات، ومسار الكابلات، مما يقلل من تدفق التيار غير المتساوي ويسهل التركيب.

نصائح لمخطط البطاريات على التوازي

• لا تقم أبدًا بتوصيل البطاريات على التوازي بشكل متسلسل، لأن هذا قد يسبب توزيع حمل غير متساوٍ ويقصر عمر البطارية.
• لإعداد بسيط مع بطاريتين فقط، قم بتوصيلهما على التوازي باستخدام اتصال قطري. قم بتوصيل جميع الأطراف الوسطى معًا، الموجبة إلى الموجبة والسالبة إلى السالبة، ثم استخدم الموجب للبطارية الأولى والسالب للبطارية الأخيرة للحمل أو وحدة التحكم بالشحن. هذا يضمن توازن التيار عبر كلتا البطاريتين.
• عند توصيل أكثر من بطاريتين على التوازي، استخدام باصبار البطارية هو دائمًا أفضل طريقة لتوزيع الحمل بشكل متوازن من خلال توفير مسارات متساوية الطول ومنخفضة المقاومة من كل بطارية إلى نقطة اتصال مركزية واحدة لجميع الأطراف الموجبة وأخرى لجميع السالبة.

بينما يعتبر الباصبار الخيار الأمثل، هناك بعض طرق التوصيل بالتوازي البديلة لأربع بطاريات، والتي سنناقشها مع اعتبارات مهمة في مقال آخر.

الخطوة 2. تحديد حجم السلك لتوصيل البطاريات على التوازي

اختيار حجم كابل البطارية المناسب أمر حاسم لكل من السلامة والكفاءة.

في مجموعة بطاريات متصلة على التوازي، تحمل الأسلاك بين البطاريات أو من البطاريات إلى الباصبار فقط التيار من الوحدات الفردية. يجب أن تكون هذه الأسلاك بحجم يسمح بتحمل التيار الأقصى لبطارية واحدة.

على النقيض من ذلك، يجب أن تحمل الأسلاك التي تمتد من مجموعة البطاريات أو الباصبار إلى العاكس أو وحدة التحكم بالشحن التيار الكلي المسحوب من الحمل أو الحد الأقصى لإخراج العاكس. لذلك، يجب أن تكون أكثر سمكًا لتحمل الحمل الكامل بأمان وتقليل هبوط الجهد.

مثال على توصيل بطاريتين على التوازي

لنفترض أن بطاريتين 12 فولت 100Ah LiFePO4 متصلتان على التوازي، كل منهما بتيار تفريغ أقصى 100 أمبير، لتشغيل عاكس بقدرة 2000 واط. ستحتاج إلى أسلاك 4AWG و 2AWG كما يلي:

• الاتصالات بين البطاريات: لطول الكابل بين البطاريات، عادة ما يكون طول 0.3–0.5 متر كافياً، وسلك نحاسي 4AWG (25مم²) عادة ما يكون مناسبًا.
• الاتصال بالعكس: يجب أن يحمل السلك من مجموعة البطاريات إلى العاكس التيار المدمج لكلا البطاريتين تحت الحمل. يُنصح باستخدام سلك أكثر سمكًا، مثل 2AWG (35مم²) أو أكبر، لضمان السلامة والحفاظ على الكفاءة.

بالنسبة لنظام البطارية بأكمله، يجب أن تكون الأسلاك الرئيسية الموجبة والسالبة متساوية الطول. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون جميع الأسلاك بين البطاريات والأسلاك من البطارية إلى الباصبار متساوية الطول ومثبتة بشكل صحيح لضمان تدفق تيار متوازن ومنع الشحن أو التفريغ غير المتساوي.

الخطوة 3. موازنة البطاريات قبل توصيلها على التوازي

قبل توصيل البطاريات على التوازي، من المهم التأكد من أن جميع الوحدات متوازنة وفي حالة شحن مماثلة. هذا يساعد على منع تدفق التيار الزائد بين البطاريات، مما قد يتلف الخلايا الأضعف ويقلل من العمر الافتراضي الإجمالي لمجموعة البطاريات.

• بالنسبة لـ بطارية الرصاص الحمضي، يتم عادةً تحقيق التوازن عن طريق شحن كل بطارية بالكامل بشكل فردي قبل التوصيل بالتوازي. يُنصح بشحنات معادلة دورية لمنع التكلس وفقدان السعة. من المثالي أن تكون فولتية جميع البطاريات متقاربة تقريبًا، ضمن 0.05–0.1 فولت من بعضها البعض، لضمان توزيع التيار بشكل متساوٍ.
• بطاريات LiFePO4 غالبًا ما يمكن موازنتها بدون موازن مخصص. عادةً ما يحقق فنينا ذلك بفصل البطاريات عن مصدر الشحن وتركها تستريح بالتوازي لمدة حوالي 3 ساعات، مما يسمح للبطاريات ذات الفولتية الأعلى بشحن البطاريات ذات الفولتية الأقل بشكل طبيعي حتى تتساوى الفولتية. إذا لزم الأمر، يمكن شحن وتفريغ البطاريات الفردية بالكامل مرة أو مرتين لإعادة ضبط BMS وضمان قراءات فولتية صحيحة. كما يدير BMS الشحن على مستوى الخلية لمنع الشحن الزائد أو التفريغ العميق.

الخطوة 4. إنهاء توصيل البطاريات بالتوازي

بمجرد الانتهاء من فحوصات السلامة والتوازن:

1. افصل جميع مصادر الشحن والأحمال قبل العمل.
2. استخدم لُغات مضغوطة بشكل صحيح وشد جميع الاتصالات بإحكام.
3. قم بتوصيل جميع الأطراف الموجبة معًا وجميع الأطراف السالبة معًا، إما عبر اتصال قطري (لبطاريتين) أو busbars (لعدة بطاريات).
4. بعد التوصيل، أعد فحص الاتصالات للتأكد من إحكامها وصحتها القطبية.
5. أخيرًا، قم بتوصيل المخرجات الموجبة والسالبة للبنك المتوازي إلى العاكس، أو وحدة التحكم بالشحن، أو الحمل DC.

يُنصح بشدة بتركيب فيوزات على الطرف الموجب لكل بطارية وكذلك على الخط الرئيسي لتوفير حماية موثوقة ضد دوائر القصر.

الأسئلة الشائعة حول توصيل البطاريات بالتوازي

ما هي أفضل طريقة توصيل لتوازن الحمل في البطاريات المتصلة بالتوازي؟

الطريقة الأكثر فعالية هي نظام busbar، الذي يوفر تخطيطًا بسيطًا ونظيفًا ويضمن مسارات متساوية الطول ومنخفضة المقاومة لتدفق تيار متوازن. بالنسبة لإعداد بطاريتين، الاتصال القطري هو خيار عملي أيضًا.

هل أحتاج إلى فيوز للبطاريات المتصلة بالتوازي؟

نعم. يُنصح بشدة بوضع فيوز أو قاطع دائرة على السلك الموجب لكل بطارية قبل توصيلها بالـ busbar أو الخط الرئيسي. هذا يحمي النظام في حالة حدوث دائرة قصر أو إذا طورت إحدى البطاريات عطلًا داخليًا، مما يمنع البطاريات الأخرى من ضخ التيار إليها.

كم عدد البطاريات التي يمكنني توصيلها بأمان بالتوازي؟

توصي معظم الشركات المصنعة بتقييد التوصيلات المتوازية. على سبيل المثال، بطاريات PowMr 12 فولت يمكن توصيلها بالتوازي حتى 4 وحدات، بينما بطاريات 48 فولت تدعم حتى 15 وحدة. كلما أضفت المزيد من البطاريات، يصبح من الصعب الحفاظ على التوازن الصحيح، لذا يصبح استخدام قضبان التوصيل، الكابلات السميكة، والصمامات أكثر أهمية في الأنظمة الأكبر.

هل يمكنني خلط LiFePO4 والرصاص الحمضي بالتوازي؟

لا. لا يُنصح بخلط الكيميائيات المختلفة بالتوازي. بطاريات الرصاص الحمضية وLiFePO4 لها فولتية شحن مختلفة، وخصائص تفريغ مختلفة، ومقاومات داخلية مختلفة. توصيلها معًا يمكن أن يؤدي إلى عدم توازن، تقليل العمر الافتراضي، ومخاطر أمان محتملة. استخدم دائمًا بطاريات من نفس النوع، السعة، العلامة التجارية، والعمر للحصول على أفضل النتائج.