الشحن والتفريغ للبطارية هو تفاعل كيميائي، لكن يُقال إن بطاريات الليثيوم أيون استثناء. بطاريات الليثيوم أيون تخضع للعديد من الخصائص مثل الجهد الزائد، الجهد المنخفض، تيارات الشحن والتفريغ الزائدة، الهروب الحراري وعدم توازن جهد الخلايا. أحد أهم العوامل هو عدم توازن الخلايا، الذي يغير جهد كل خلية في الحزمة مع مرور الوقت، مما يقلل بسرعة من سعة البطارية.
يمكنك شحن بطارية فوسفات الحديد الليثيوم في أي وقت، تمامًا مثل الهاتف المحمول. على عكس بطاريات الرصاص الحمضية، لا تتلف بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم في حالة الشحن الجزئي، لذلك لا داعي للقلق بشأن شحنها فورًا بعد الاستخدام. كما أنها لا تعاني من تأثير الذاكرة، لذا لا تحتاج إلى تفريغها بالكامل قبل الشحن.
الطريقة المثالية لشحن بطاريات LiFePO4 هي استخدام شاحن فوسفات الحديد الليثيوم، حيث يتم برمجته باستخدام حدود الجهد المناسبة. معظم شواحن بطاريات الرصاص الحمضية تقوم بهذه المهمة بشكل جيد جدًا.
منحنيات الشحن لبطاريات AGM وGEL عادةً ما تكون ضمن حدود جهد بطاريات LiFePO4. تميل شواحن بطاريات الرصاص الحمضية السائلة إلى وجود حدود جهد أعلى، مما قد يؤدي إلى دخول نظام إدارة البطارية (BMS) في وضع الحماية. هذا لن يضر البطارية؛ لكنه قد يتسبب في ظهور رمز خطأ على شاشة الشاحن.
للتشغيل الآمن، يجب الحفاظ بدقة على متغيرات التحكم على مستوى خلية بطارية الليثيوم أيون ومستوى الحزمة. يتم مراقبة هذه المتغيرات وحمايتها بواسطة نظام إدارة البطارية (BMS).
نظام إدارة البطارية هو جهاز إلكتروني يعمل كدماغ لحزمة البطارية، يراقب المخرجات ويحمي البطارية من التلف الجسيم. يشمل ذلك مراقبة درجة الحرارة والجهد والتيار، التنبؤ بالأعطال أو منعها، وجمع البيانات عبر بروتوكولات الاتصال لتحليل معلمات البطارية. حالة شحن البطارية (SOC) هي نسبة الطاقة المخزنة حاليًا في البطارية مقارنة بالسعة الاسمية للبطارية. من الوظائف الرئيسية المهمة لنظام إدارة البطارية هو موازنة البطارية.
بالطبع، يمكنك أيضًا استخدام الألواح الشمسية لشحن بطارية LiFePO4 الخاصة بك، لكن تأكد من اختيار المتحكم المناسب، فكلا من متحكمات PWM و متحكمات MPPT ستعمل.
نظرًا لأن لوحة SLA Target 12V تنتج حوالي 18 فولت عند الحمل الشمسي الكامل، فإن مثل هذه اللوحة 12 فولت ستوفر جهدًا كافيًا تحت جميع ظروف الإضاءة الفعلية.
إذا لم يكن لديك متحكم، يمكنك أيضًا توصيل البطارية باللوحة الشمسية. سيقوم نظام إدارة البطارية الداخلي بحماية البطارية في معظم الحالات.
كيف تختار شاحن بطارية الليثيوم؟
بطاريات الليثيوم ليست مثل بطاريات الرصاص الحمضية، وليست كل شواحن البطاريات متشابهة. بطارية ليثيوم 12 فولت مشحونة بالكامل إلى 100% ستحافظ على جهد حوالي 13.3-13.4 فولت. نظيرتها الرصاصية الحمضية حوالي 12.6-12.7 فولت.
بطارية LiPo بسعة 20% ستحتفظ بحوالي 13 فولت، ونظيرتها الرصاصية الحمضية ستحتفظ بحوالي 11.8 فولت عند نفس السعة.
لذا إذا قمت بشحن بطارية الليثيوم أيون الخاصة بك باستخدام شاحن بطاريات الرصاص الحمضية، فقد لا تكون مشحونة بالكامل.
يمكنك استخدام شاحن من التيار المتردد إلى التيار المستمر مخصص لبطاريات الرصاص الحمضية يعمل بالكهرباء المنزلية لأن كفاءة الشحن والمدة أقل أهمية ولا يمكن أن يحتوي على وضع إزالة الكبريت أو الموازنة التلقائية. إذا كان الأمر كذلك، فلا تستخدمه لأنه هناك خطر كبير في تلف البطارية أو الخلايا. هذا سيقلل بشكل كبير من عمر البطارية. إذا كان يحتوي على وضع بسيط للسعة العالية/الامتصاص/التعويم، فيمكن استخدامه لشحن البطارية، لكن يجب فصله بعد الشحن وعدم تركه في وضع الشحن البطيء/الصيانة. كما يجب أن يكون له جهد خرج أقصى بين 13 فولت و14.5 فولت. أما بالنسبة لشواحن DC-DC ومتحكمات الطاقة الشمسية، يجب استبدالها بنماذج مخصصة لـ LiFePO4.
كيف تستخدم الشاحن بشكل صحيح؟
معظم شواحن LiFePO4 لديها أوضاع شحن مختلفة، اضبطها هكذا:
نوع البطارية: LiFePO4
خلايا البطارية: 4S
التيار (C): 10A (مثلاً 0.3C لبطارية 30ah)
اضبط تيار خرج الشاحن ليكون لا يزيد عن تصنيف ‘0.7C’ للبطارية. تيار شحن موصى به لا يزيد عن 0.5C سيساعد على تعظيم عمر بطارية LiFePO4.
شحن بنك البطاريات / الشحن المنفصل
بطارياتنا لها حد جهد لوحدات BMS، يسمح بما يصل إلى 4 بطاريات على التوالي. ولا يوجد حد للتوصيل على التوازي.
شحن الخلايا المتصلة معًا قد يؤدي إلى امتلاء خلية واحدة وعدم امتلاء الأخرى، حيث سيقطع نظام إدارة البطارية التيار عند اكتشاف جهد مرتفع عندما تكون خلية واحدة ممتلئة.
مثال: بطاريتان 2*30ah تصلان إلى عميل غير مشحونتين بالكامل، بسعات وجهود فعلية مختلفة عند دخولهما التخزين، إحداهما عند 13.2 فولت (70%) والأخرى عند 12.9 فولت (20%).
قام العميل بتوصيلهما على التوالي وشحنهما معًا باستخدام شاحن مناسب. بعد فترة، اكتشف المراقب أن إحدى البطاريات وصلت إلى 13.6 فولت عندما أظهرت حالة السعة الكاملة، وتم الانتهاء من عملية الشحن وقطع الشاحن التيار عن حزمة البطارية لتجنب الشحن الزائد.
ومع ذلك، في الواقع، لم تكن البطارية الأخرى 12.9 فولت مشحونة بالكامل بعد القطع، لذا وجد العميل أن السعة لم تصل إلى توقعه عند استخدام حزمة البطارية لأن إجمالي الطاقة الخارجة كان محدودًا بالبطارية ذات الجهد المنخفض.
لذلك، نوصي بشراء موازن شحن. أو ببساطة شحنها بشكل منفصل.
إذا وجدت أن السعة الإجمالية لحزمة البطارية ليست كما يجب عندما تكون الحزمة مشحونة بالكامل، يمكنك فصل البطاريات واختبار جهد كل بطارية للتحقق من أن بعض البطاريات لم تُشحن بالكامل.
هل يمكنني شحن بطاريات الليثيوم في البرد؟
تعتمد بطاريات الليثيوم على التفاعلات الكيميائية للعمل، ويمكن أن يبطئ البرد أو يمنع هذه التفاعلات من الحدوث. للأسف، شحنها في درجات حرارة باردة ليس فعالًا كما في الظروف الجوية العادية، لأن الأيونات التي توفر الشحنة لا تتحرك بشكل صحيح في الطقس البارد. هناك قاعدة صارمة: لمنع الضرر غير القابل للإصلاح للبطارية، لا تشحنها في درجات حرارة أقل من التجمد (0°C أو 32°F) دون تقليل تيار الشحن. ذلك لأن بطاريات الليثيوم قد تتكون عليها طبقة ليثيوم على الأنود عند الشحن بسرعة عالية في درجات حرارة منخفضة. هذا قد يؤدي إلى دائرة قصيرة داخلية وفشل البطارية.
هل يمكنني ترك بطارية الليثيوم على الشحن طوال الوقت؟
لبطاريات الليثيوم التي تحتوي على برامج شحن منخفضة الصيانة وأنظمة إدارة البطارية، هذا أفضل بكثير من تركها تفرغ لفترات طويلة. سواء كان شاحن مخصص أو شاحن عادي، في الظروف العادية يوجد جهد قطع الشحن، مما يعني أنه يتوقف عن الشحن عند الوصول إلى عدد معين من الفولتات. نفس الشيء ينطبق على متحكمات الألواح الشمسية، التي يمكن أيضًا تكوينها بهذه الطريقة. يتم توصيل اللوح الشمسي مباشرة بالشحن. إذا حدثت مشكلة في نظام إدارة البطارية، فقد يحدث شحن زائد.
هل يمكنني استخدام مولد التيار في مركبتي لشحن بطارية الليثيوم؟
نعم، لكن قد لا يتم شحنها بالكامل، حيث أن معظم المولدات مضبوطة لمتطلبات الجهد المنخفض لبطاريات الرصاص الحمضية في المركبات (حوالي 13.9 فولت). بطاريات الليثيوم تحتاج إلى 14.4 إلى 14.6 فولت للشحن الكامل. مع ذلك، يمكنك الحصول على حوالي 70% من الشحن، اعتمادًا على عمق التفريغ والمسافة المقطوعة عند الشحن من مولد المركبة.
من الأفضل استخدام شاحن DC إلى DC للمساعدة في حماية وإطالة عمر بطارية المركبة الترفيهية (RV) وعدم تحميل مولد المركبة بشكل زائد. معظم نماذج شواحن DC إلى DC تحتوي على وضع شحن ثلاثي المراحل نفسه الذي يشحن البطارية بأمان ويمنع تلف المولد.
