كيف تشحن بطارية Lifepo4 بأمان؟

لقد اكتسبت بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4) شعبية بسبب كثافتها العالية من الطاقة وعمرها الطويل. لضمان سلامة وأداء مثالي لبطاريات LiFePO4، من الضروري اتباع طرق وإرشادات الشحن الصحيحة.

تتناول هذه المقالة طرق الشحن، الخوارزميات، الجهود الموصى بها لشحن أنظمة البطاريات المختلفة في مراحل الشحن المختلفة، ونصائح السلامة لشحن بطاريات LiFePO4.

 

طرق شحن LiFePO4

في هذا القسم، نتناول طرق الشحن المثلى لبطاريات LiFePO4. بغض النظر عن طريقة الشحن المختارة - الطاقة الشمسية، أو الطاقة المتناوبة، أو DC-DC - من الضروري التأكد من التوافق بين الشاحن المختار وبطاريات LiFePO4. هذا يضمن الأداء الأمثل، وطول العمر، والسلامة أثناء عملية الشحن.

 

شحن بالطاقة الشمسية

إن دمج الطاقة الشمسية لشحن بطاريات LiFePO4 هو نهج مستدام وصديق للبيئة. من خلال استخدام وحدة تحكم الشحن الشمسية، تدير هذه الطريقة بكفاءة الطاقة الناتجة عن الألواح الشمسية، وتنظم عملية الشحن وتضمن نقل الطاقة بشكل مثالي إلى بطاريات LiFePO4. هذا التطبيق مثالي لـ الأنظمة المستقلة، و المواقع النائية، و حلول الطاقة الواعية بيئيًا.

 

شحن بمصدر طاقة متناوبة

شحن بطاريات LiFePO4 بمصدر طاقة متردد يوفر مرونة وموثوقية. لتحسين شحن بطاريات LiFePO4 بمصدر طاقة متردد، يُوصى باستخدام العاكس الهجين. هذا النوع من العواكس، بالإضافة إلى دمج وحدة تحكم شحن الطاقة الشمسية، يتضمن شاحن متردد يمكنه شحن البطارية من كل من المولد والشبكة الكهربائية. هذه الطريقة مناسبة لكل من أنظمة الطاقة المتصلة بالشبكة وأنظمة الطاقة الاحتياطية، مما يوفر مرونة في خيارات الشحن.

 

خوارزمية شحن LiFePO4

تستخدم بطارية LiFePO4 تقنية الشحن CCCV، وتتكون عمليتها من مرحلتين: شحن التيار الثابت (شحن الكمية) وشحن الجهد الثابت (شحن الامتصاص). هذا مشابه للمرحلتين الأوليين من شحن بطاريات الرصاص الحمضية، مع اختلافات فقط في معلمات الجهد.

في مرحلة الشحن بالتيار الثابت (الكمية)، يقوم شاحن بطارية LiFePO4 بتوصيل تيار محدد إلى البطارية بينما يزيد الجهد تدريجياً للوصول إلى جهد الشحن الكمي. يتم تعيين كل من تيار الشحن وجهد الشحن الكمي من قبل المستخدم.

في مرحلة الشحن بالجهد الثابت (الامتصاص)، يقوم الشاحن بتقليل التيار تدريجياً مع الحفاظ على الجهد المستهدف. في جوهرها، تهدف كل من مرحلتي الشحن الكثيف والامتصاص إلى الوصول إلى نفس الجهد المستهدف والاحتفاظ به.

بالمقارنة مع بطاريات الرصاص الحمضية، التي تحتوي على ثلاث مراحل شحن وتتطلب شحنًا يوميًا كاملًا لمنع كبريتات المواد النشطة، فإن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم، بسبب معدل التفريغ الذاتي المنخفض، لا تتطلب شحنًا بالتنقيط أو شحنًا عائمًا.

 

هل يجب شحن LiFePO4 بشكل عائم أم لا؟

ومع ذلك، في سيناريوهات التطبيق العملي، هناك سؤال يُطرح بشكل متكرر: هل يجب استخدام الشحن العائم لبطاريات LiFePO4 أم لا؟ الجواب هو لا. وغالبًا ما تنشأ هذه الحيرة من حقيقة أن العديد من وحدات التحكم في الشحن تقدم خيارات متعددة بناءً على كيمياء البطارية، مثل بطاريات الرصاص الحمضية، التي تتطلب الشحن العائم. لذا، ليس من المستغرب أن تتضمن وحدات التحكم في الشحن معلمة قابلة للتعديل تتعلق بهذه العملية الشحن.

إذا لم تتمكن من تعطيل مرحلة "الشحن العائم"، يجب عليك خفض جهد الشحن العائم. تساعد هذه التعديلات في منع حالة شحن البطارية (SOC) من أن تصبح مرتفعة جدًا، مما قد يقلل من عمر البطارية.

 

مخطط جهد شحن LiFePO4

فهم طرق شحن بطاريات LiFePO4 يكشف أن جهد الشحن الكلي وجهد الشحن الامتصاصي هما نفس الشيء. بالإضافة إلى ذلك، لضمان سلامة البطارية وطول عمرها، تحتوي بطاريات LiFePO4 على معايير جهد حرج، وهي حد قطع الجهد المنخفض (الجهد الذي تتوقف عنده البطارية عن التفريغ) و حد قطع الجهد العالي (الجهد الذي تتوقف عنده البطارية عن الشحن).

تُفصَّل هذه المعايير عادةً في ورقة بيانات البطارية. يمكنك أيضًا مراقبة والتحكم في مستويات شحن وتفريغ البطارية من خلال الرجوع إلى جدول جهد SOC لبطاريات LiFePO4 ضمن النطاقات المسموح بها.

على سبيل المثال، بالنسبة لبطاريات PowMr 12V 100Ah LiFePO4، يجب ضبط جهد الشحن بين 10.8V و 14.6V. يجب أن يكون قطع الجهد المنخفض أعلى من 10.8V، وقطع الجهد العالي أقل من 14.6V. وبالمثل، بالنسبة لبطاريات 24V، يجب ضبط جهد الشحن بين 21.6V و 29.2V، مع قطع الجهد المنخفض عند 21.6V وقطع الجهد العالي عند 29.2V.

أيضًا، من الضروري عدم تجاوز التيار الأقصى للشحن المحدد من قبل الشركة المصنعة، حيث يمكن أن يؤثر ذلك على أداء البطارية وسلامتها.

يمكن أن تختلف معلمات الشحن لبطاريات LiFePO4 اعتمادًا على الشركة المصنعة. الجدول أدناه يوضح معلمات الشحن لبطاريات 3.2 فولت و 12 فولت و 24 فولت و 48 فولت.

المعلمة	نظام 12 فولت	نظام 24 فولت	نظام 48 فولت
الجهد السائب	14 فولت – 14.6 فولت	28 فولت – 29.2 فولت	56 فولت – 58.4 فولت
جهد الامتصاص	14 فولت – 14.6 فولت	28 فولت – 29.2 فولت	56 فولت – 58.4 فولت
وقت الامتصاص	0- 6 min	0- 6 min	0- 6 min
جهد التعويم	13.8 فولت ± 0.2 فولت	27.6 فولت ± 0.2 فولت	55.2 فولت ± 0.2 فولت
قطع الجهد المنخفض	10V	20V	40V
قطع الجهد العالي	14.6	29.2 فولت	58.4 فولت

 

نصائح لشحن LiFePO4 بأمان

نصائح لشحن lifepo4 بالتوازي

• تأكد من أن البطاريات من نفس العلامة التجارية، نفس أنواع البطاريات وبنفس الحجم.
• عند توصيل بطاريات LiFePO4 بالتوازي، يرجى التأكد من أن كل بطارية ضمن 0.1 فولت من الأخرى قبل وضعها في المساعدة، سيحد ذلك من فرصة حدوث عدم التوافق بين البطاريات. 
• المقاومة الداخلية أقل من 0.05 أوم الفرق بين أي خليتين/بطاريتين. تأكد من أن جميع الكابلات والموصلات بنفس الطول والحجم لضمان أن الاتصالات الداخلية بنفس المقاومة.
• عند شحن البطاريات بالتوازي، يتم تقسيم تيار الشحن المستمد من الطاقة الشمسية إلى النصف، بينما تتضاعف سعة الشحن القصوى. على سبيل المثال، اعتبر بطاريتين 48 فولت 100Ah متصلتين بالتوازي، كل منهما لها تيار شحن أقصى قدره 50A. في هذا التكوين، يمكن شحن مجموعة البطاريات المجمعة بتيار إجمالي يصل إلى 100A. وهذا يترجم إلى معدل شحن فعال قدره 50A لكل بطارية، بشرط أن تكون في نفس حالة الشحن (SOC).

 

نصائح لشحن lifepo4 في السلسلة

• قبل بدء شحن السلسلة، تأكد من أن النوع والعلامة التجارية والسعة لكل بطارية هي نفسها، وإلا فسوف يتسبب ذلك في عدم توازن الجهد بين البطاريات، مما يؤدي إلى الشحن الزائد أو الشحن الناقص، مما يؤثر على أداء البطاريات وعمرها.
• بينما تقوم بتوصيل البطاريات على التوالي، يرجى التأكد من أن كل بطارية داخل 50 مللي فولت (0.05 فولت) من الأخرى قبل وضعها في المساعدة. سيحد هذا من فرصة حدوث عدم توافق بين البطاريات. إذا كانت بطارياتك غير متوازنة، وكان جهد أي بطارية >50 مللي فولت (0.05 فولت) من بطارية أخرى في المجموعة، يجب عليك شحن كل بطارية بشكل منفصل لإعادة التوازن.

 

ما إذا كان يمكنك شحن البطارية مباشرة باستخدام لوحة شمسية

لا يُنصح بشحن البطارية مباشرة باستخدام الألواح الشمسية، لأن جهد الخرج والتيار للألواح الشمسية سيتغير حسب شدة وزاوية ضوء الشمس، مما قد يتجاوز نطاق الشحن لبطاريات LiFePO4، مما يؤدي إلى الشحن الزائد أو الشحن الناقص، مما يؤثر على أداء وعمر البطاريات.

لذلك، لاستخدام لوحة شمسية لشحن بطارية LiFePO4 بأمان، تحتاج إلى إضافة وحدة تحكم الشحن بين اللوحة الشمسية والبطارية.

  

الأسئلة الشائعة حول شحن LiFePO4

الأسئلة الشائعة حول شحن LiFePO4

مع الحد الأدنى من التفريغ الذاتي، حتى فترة الخمول التي تبلغ ستة أشهر لن تؤدي إلى انخفاض كبير في الشحن. لذلك، يُنصح بشحن بطارية LFP قبل أن تنخفض إلى نقطة الشحن 20% (80% عمق التفريغ)، لضمان عمل نظام إدارة البطارية بشكل صحيح.

 

كم عدد الأمبيرات لشحن بطارية LiFePO4

تعتمد تيار الشحن لبطارية LiFePO4 (فوسفات الحديد الليثيوم) على سعتها ومواصفات الشركة المصنعة. بشكل عام، يُوصى بشحن بطارية LiFePO4 بتيار يتراوح بين 0.5C إلى 1C، حيث C هي سعة البطارية بوحدات الأمبير-ساعة.

كما ذُكر أعلاه، في سيناريوهات الشحن المتوازي، فإن السعة القصوى للشحن تكون تراكمية، ويتوزع تيار الشحن المستمد من الطاقة الشمسية بالتساوي، مما يؤدي إلى تقليل معدل الشحن للبطاريات الفردية. لذلك، من الضروري إجراء تعديلات وفقًا لعدد البطاريات المعنية والمتطلبات المحددة لكل بطارية.

 

هل يمكنني شحن LiFePO4 بشاحن الرصاص الحمضي؟

"سواء كنا نستطيع استخدام شاحن بطارية مسبب للتآكل لشحن LiFePO4. الجواب القصير هو بالتأكيد، بنفس الطول الذي يتم ضبطه داخل الحدود المقبولة لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم."

 

كم من الوقت يستغرق شحن بطارية LiFePO4

تدعم بطاريات LiFePO4 عادةً معدلات شحن أسرع، ويمكن أن تتراوح مدة الشحن من بضع ساعات إلى عدة ساعات، اعتمادًا على الظروف المحددة، مثل سعة البطارية، ومعدل الشحن، وطريقة الشحن المستخدمة.