ما الذي يجعل بطاريات الليثيوم ذكية？

في عالم البطاريات، هناك بطاريات مزودة بدوائر مراقبة، وهناك بطاريات بدونها.تعتبر الليثيوم بطارية ذكية لأنها تحتوي على لوحة دوائر مطبوعة تتحكم في أداء بطارية الليثيوم.من ناحية أخرى، لا تحتوي بطارية الرصاص الحمضية القياسية المختومة على أي لوحة تحكم لتحسين أدائها.

في بطارية الليثيوم الذكيةهناك 3 مستويات أساسية للتحكم.المستوى الأول من التحكم هو التوازن البسيط الذي يعمل فقط على تحسين الفولتية للخلايا.المستوى الثاني من التحكم هو وحدة الدائرة الواقية (PCM) التي تحمي الخلايا من الفولتية العالية/المنخفضة والتيارات أثناء الشحن والتفريغ.المستوى الثالث من التحكم هو نظام إدارة البطارية (BMS).يتمتع نظام إدارة البطارية بجميع إمكانيات دائرة التوازن ووحدة دائرة الحماية، ولكنه يتمتع بوظائف إضافية لتحسين أداء البطارية طوال عمرها الافتراضي (مثل مراقبة حالة الشحن والحالة الصحية).

دائرة موازنة الليثيوم

في البطارية المزودة بشريحة موازنة، تعمل الشريحة ببساطة على موازنة الفولتية للخلايا الفردية في البطارية أثناء الشحن.تعتبر البطارية متوازنة عندما تكون جميع جهود الخلية ضمن نطاق تسامح بسيط مع بعضها البعض.هناك نوعان من التوازن، النشط والسلبي.يحدث التوازن النشط عن طريق استخدام الخلايا ذات الفولتية العالية لشحن الخلايا ذات الفولتية المنخفضة وبالتالي تقليل فرق الجهد بين الخلايا حتى تتطابق جميع الخلايا بشكل وثيق ويتم شحن البطارية بالكامل.يتم استخدام التوازن السلبي في جميع بطاريات الليثيوم Power Sonic، عندما يكون لكل خلية مقاوم على التوازي يتم تشغيله عندما يكون جهد الخلية أعلى من العتبة.يؤدي هذا إلى تقليل تيار الشحن في الخلايا ذات الجهد العالي مما يسمح للخلايا الأخرى باللحاق بالركب.

ما أهمية توازن الخلايا؟في بطاريات الليثيوم، بمجرد أن تصل خلية الجهد الأدنى إلى قطع جهد التفريغ، فإنها ستغلق البطارية بأكملها.قد يعني هذا أن بعض الخلايا لديها طاقة غير مستخدمة.وبالمثل، إذا لم تكن الخلايا متوازنة عند الشحن، فسيتم مقاطعة الشحن بمجرد وصول الخلية ذات الجهد العالي إلى جهد القطع ولن يتم شحن جميع الخلايا بالكامل.

ما هو السيء في ذلك؟سيؤدي الشحن والتفريغ المستمر للبطارية غير المتوازنة إلى تقليل سعة البطارية بمرور الوقت.وهذا يعني أيضًا أن بعض الخلايا سيتم شحنها بالكامل، والبعض الآخر لن يتم شحنها، مما يؤدي إلى بطارية قد لا تصل أبدًا إلى حالة الشحن بنسبة 100%.

النظرية هي أن الخلايا المتوازنة تفرغ جميعها بنفس المعدل، وبالتالي يتم قطعها عند نفس الجهد.هذا ليس صحيحًا دائمًا، لذا فإن وجود شريحة موازنة يضمن أنه عند الشحن، يمكن مطابقة خلايا البطارية بالكامل لحماية سعة البطارية ولتصبح مشحونة بالكامل.

وحدة الدائرة الواقية من الليثيوم

تحتوي وحدة الدائرة الواقية على دائرة توازن ودوائر إضافية تتحكم في معلمات البطارية عن طريق الحماية من الشحن الزائد والتفريغ الزائد.يقوم بذلك عن طريق مراقبة التيار والفولتية ودرجات الحرارة أثناء الشحن والتفريغ ومقارنتها بالحدود المحددة مسبقًا.إذا وصلت أي خلية من خلايا البطارية إلى أحد هذه الحدود، تقوم البطارية بإيقاف الشحن أو التفريغ وفقًا لذلك حتى يتم استيفاء طريقة التحرير.

هناك عدة طرق لإعادة تشغيل الشحن أو التفريغ بعد تعثر الحماية.الأول يعتمد على الوقت، حيث يقوم المؤقت بالعد لفترة صغيرة من الوقت (على سبيل المثال، 30 ثانية) ثم يقوم بتحرير الحماية.قد يختلف هذا المؤقت لكل حماية وهو عبارة عن حماية ذات مستوى واحد.

والثاني يعتمد على القيمة، حيث يجب أن تنخفض القيمة إلى ما دون الحد الأدنى حتى يتم تحريرها.على سبيل المثال، يجب أن تنخفض جميع الفولتية إلى أقل من 3.6 فولت لكل خلية حتى يتم تحرير الحماية من الشحن الزائد.يمكن أن يحدث هذا فورًا بمجرد استيفاء شرط الإصدار.وقد يحدث ذلك أيضًا بعد فترة زمنية محددة مسبقًا.على سبيل المثال، يجب أن تنخفض جميع الفولتية إلى أقل من 3.6 فولت لكل خلية للحماية من الشحن الزائد ويجب أن تظل أقل من هذا الحد لمدة 6 ثوانٍ قبل أن يقوم PCM بتحرير الحماية.

والثالث يعتمد على النشاط، حيث يجب اتخاذ إجراء لتحرير الحماية.على سبيل المثال، قد يكون الإجراء هو إزالة الحمل أو فرض رسوم.تمامًا مثل إصدار الحماية المستند إلى القيمة، قد يحدث هذا الإصدار أيضًا على الفور أو يعتمد على الوقت.قد يعني هذا أنه يجب إزالة الحمل من البطارية لمدة 30 ثانية قبل تحرير الحماية.بالإضافة إلى الوقت والقيمة أو النشاط والإصدارات المستندة إلى الوقت، من المهم ملاحظة أن طرق الإصدار هذه قد تحدث في مجموعات أخرى.على سبيل المثال، قد يكون جهد إطلاق الإفراط في التفريغ بمجرد انخفاض الخلايا إلى أقل من 2.5 فولت ولكن يلزم الشحن لمدة 10 ثوانٍ للوصول إلى هذا الجهد.يغطي هذا النوع من الإصدارات جميع أنواع الإصدارات الثلاثة.

نحن ندرك أن هناك العديد من العوامل التي تدخل في اختيار الأفضل بطارية ليثيوم، وخبراؤنا هنا للمساعدة.إذا كانت لديك أسئلة إضافية حول اختيار البطارية المناسبة لتطبيقك، فلا تتردد في التواصل مع أحد المتخصصين لدينا اليوم.