تتوزع التيارات بشكل غير متساوٍ في البطاريات المتوازية ذات الجهد المنخفض عندما يُظهر أحد الفروع مقاومة كهربائية أقل أو يُبلغ عن حد تشغيل مختلف عن الفروع الأخرى. تعمل البطارية في ذلك الفرع بجهد أكبر، وتصل إلى عتبة الحماية الخاصة بها أسرع، مما قد يجعل سعة المجموعة بأكملها تبدو أقل من سعتها المحسوبة. لا يكمن الحل ببساطة في إضافة وحدة أخرى. أنت بحاجة إلى موصلات متناظرة، وتصميم مناسب لقضبان التوزيع، وحالة شحن متطابقة، واتصال موثوق بنظام إدارة البطارية، واختبار تشغيل مُحكم.

غالباً ما تختبئ المشكلة أثناء التشغيل الخفيف لأن جميع الفروع تبدو سليمة. وتصبح واضحة أثناء التفريغ الطويل، أو بدء تشغيل العاكس، أو فترة الشحن المكثف، حيث تُحدث انخفاضات الجهد الطفيفة فرقاً ملحوظاً في تيار الفرع. لذا، فإن الفحص المفيد يقارن كل وحدة في اللحظة نفسها بدلاً من قراءة التيار الكلي عند العاكس فقط.

أهم النقاط

• استخدم قضيب توصيل مشترك أو وصلة متناظرة كهربائياً بحيث ترى كل بطارية مسار كابل مماثل.
• قم بتشغيل الوحدات في حالة شحن مماثلة وتحقق من أن العاكس لديه ملف تعريف اتصال البطارية الصحيح.
• قم بقياس تيار الفرع، وجهد الطرف، ودرجة حرارة التوصيل تحت الحمل؛ فإجمالي تيار البنك وحده يمكن أن يخفي وحدة محملة بشكل زائد.

التيار يتبع المقاومة قبل أن يتبع الاسم

يضمن التوصيل المتوازي بقاء جميع البطاريات على نفس جهد ناقل التوزيع، ولكنه لا يضمن مرور تيار متساوٍ عبر كل فرع. يتضمن كل فرع المقاومة الداخلية للبطارية، والفيوز، والموصل، والكابل، والطرف، والمفتاح، وملامس قضيب التوزيع. يوفر الفرع ذو المقاومة الكلية الأقل تيارًا أكبر عند نفس فرق الجهد. لهذا السبب، لا تضمن أرقام الطرازات المتطابقة نفس الحمل بعد التركيب.

إذا كان أحد فروع الدائرة الكهربائية التي تحمل تيارًا مقداره 100 أمبير يمتلك مقاومة إجمالية قدرها 5 ملي أوم، فإنه يفقد 0.5 فولت. أما الفرع الذي تبلغ مقاومته 7 ملي أوم، فيفقد 0.7 فولت عند نفس التيار، لذا ينزاح التيار نحو المسار ذي المقاومة الأقل. هذا مثال توضيحي في مجال الكهرباء، وليس معيارًا لتفاوتات المنتج؛ لذا قِس كل مسار على حدة وقلل الفروقات التي يمكن تجنبها.

أربعة مصادر للاختلال تظهر في المنشآت الحقيقية

نادراً ما يكون للتيار غير المنتظم سبب واحد رئيسي، بل غالباً ما تتراكم عدة اختلافات طفيفة. تساعد الفحوصات التالية في التمييز بين مشكلة في الأسلاك ومشكلة في إعدادات البطارية أو حالتها.

طول الكابل وطوبولوجيا التوصيل

يُتيح توصيل السلسلة للبطارية الأقرب أقصر مسار إلى العاكس، وللبطارية الأخيرة أطول مسار. ولا يُعالج استخدام كابلات متساوية القطر اختلاف أطوال المسارات. لذا، يُنصح بتمديد موصلات موجبة وسالبة متساوية الطول من كل وحدة إلى قضبان التوزيع المشتركة، أو استخدام التوصيل القطري فقط في حال موافقة الشركة المصنعة على هذا الترتيب، وكان حجم المجموعة صغيرًا بما يكفي للحفاظ على التناظر.

مقاومة التلامس عند العروات وأجهزة الحماية

قد يؤدي طرف توصيل غير محكم، أو وصلة ملوثة، أو وصلة غير محكمة، أو حامل فيوز مختلف، إلى زيادة المقاومة بشكل غير ملحوظ في حالة عدم وجود حمل. تحقق من عزم الربط وفقًا لتعليمات المكون، ثم قارن انخفاض الجهد من كل طرف من أطراف البطارية إلى ناقل البيانات المشترك تحت الحمل. تساعد الفحوصات الحرارية، ولكن لا يمكن أن تحل درجة الحرارة محل القياسات الكهربائية.

حالة الشحن وسجل الوحدة

قد يؤدي توصيل وحدة مشحونة بالكامل بجانب وحدة مشحونة جزئيًا إلى بدء تيار معادلة الشحن قبل تشغيل العاكس. كما قد تصل الوحدات ذات الأعمار المختلفة، أو دورات الشحن والتفريغ المتباينة، أو درجات الحرارة المتباينة، أو البرامج الثابتة المتباينة، إلى حدود الشحن والتفريغ في أوقات مختلفة. لذا، تأكد من مطابقة نوع الوحدة، وشحنها إلى حالة الشحن المحددة للتشغيل، ولا تفترض أبدًا إمكانية وضع وحدة بديلة جديدة في مجموعة وحدات عاملة دون مراجعة.

تنسيق نظام إدارة المباني والعاكس

قد يحدث تباين في التيار أيضًا عندما يقرأ العاكس بطارية رئيسية خاطئة، أو عندما تكون سلسلة الاتصال غير مكتملة، أو عندما لا يتم تحديث حدود الشحن بشكل صحيح. تأكد من توصيلات CAN أو RS485، والإنهاء، وعناوين الأجهزة، وترتيب البطاريات الرئيسية والتابعة، وملف تعريف البطارية المعتمد للعاكس. في حال تعذر الاتصال، استخدم الإعدادات اليدوية المُخصصة لتلك البطارية بدلاً من نسخ القيم من بطارية أخرى أو طراز مختلف.

ما يجب قياسه أثناء التشغيل

يجب أن تثبت عملية التشغيل أن كل فرع يساهم ضمن حدود المشروع المقبولة. ويتعين على الشركة المصنعة أو مصمم النظام تحديد هذه الحدود لأنها تعتمد على عدد الوحدات، ودقة أجهزة القياس، وتيار التشغيل، وضوابط البطارية. ويحول الجدول أدناه عملية التحقق إلى دليل ملموس.

مثال على منتج لبنك جهد منخفض معياري

إن 5kWh بطارية الليثيوم منخفضة الجهد WV51100L يُوفر هذا المنتج طاقة اسمية قدرها 5.12 كيلوواط ساعة وطاقة قابلة للاستخدام قدرها 4.096 كيلوواط ساعة لكل وحدة عند جهد 51.2 فولت. ويبلغ معدل الشحن والتفريغ الموصى به 0.5C، مع تيار موصى به قدره 50 أمبير، وتسمح صفحة المنتج بتوصيل ما يصل إلى 15 وحدة بالتوازي. كما يتضمن المنتج منافذ CAN وRS485 وRS232 للتواصل مع النظام. تُحدد هذه المواصفات حدود المنتج، ولكنها لا تُغني عن الحاجة إلى مسارات كابلات متساوية، أو حماية مُنسقة، أو فحص التيار على مستوى الوحدة.

عند الطاقة القابلة للاستخدام المُدرجة والبالغة 4.096 كيلوواط ساعة، تُوفر عشر وحدات 40.96 كيلوواط ساعة قبل احتساب فاقد التحويل والاحتياطيات التشغيلية. مع ذلك، لا تُشير حسابات السعة إلى ما إذا كان أحد الفروع سيصل إلى حد نظام إدارة البطارية (BMS) الخاص به مُبكرًا. لذا، يجب أن يلتزم التصميم بشروط توافق المنتج من حيث التيار ودرجة الحرارة والهيكل والعاكس، وأن يحصل على موافقة على العدد الدقيق للوحدات المتوازية وترتيب الاتصال.

خطأين ميدانيين يقللان من السعة المصرفية المفيدة

الخطأ الأول هو توصيل كابل واحد من الوحدة الأولى إلى العاكس، ثم توصيل كل وحدة إضافية على طول الحامل. يحمل الفرع الأول تيارًا أعلى بشكل متكرر، بينما يساهم الفرع الأخير بتيار أقل. قد تبدو السعة الإجمالية صحيحة نظريًا، لكن نظام إدارة البطارية الأول قد يوقف التفريغ قبل استهلاك الوحدات المتبقية بالكامل. يُعد استخدام ناقل مشترك مع موصلات فرعية متوازنة ترتيبًا أكثر قابلية للتحكم.

الخطأ الثاني هو التشغيل عند تيار منخفض فقط. قد تبدو مجموعة البطاريات متوازنة عند تزويدها ببضعة أمبيرات، ثم تنفصل فجأة عند ارتفاع التيار. اختبر عملية شحن وتفريغ مضبوطة ومناسبة للتركيب، وسجّل كل فرع في نفس التوقيت، وتوقف إذا ارتفعت درجة حرارة أي موصل بشكل غير طبيعي أو أبلغت وحدة عن حدث حماية.

كيفية تصحيح اختلال التوازن الموجود

ابدأ بالأدلة، لا باستبدال الكابلات. احتفظ بسجلات نظام إدارة المباني (BMS)، وقم بقياس تيار الفرع، وسجل انخفاضات الجهد تحت الحمل على كلا الموصلين. اعزل المجموعة وفقًا لإجراءات السلامة المعتمدة قبل إعادة ربط الأسلاك أو تغيير أي من مكوناتها. ثم عالج سببًا واحدًا في كل مرة، وكرر اختبار الحمل نفسه لضمان بقاء النتائج قابلة للمقارنة.

• استبدل كابلات الفروع غير المتساوية أو ذات الحجم الصغير بكابلات ذات موصلات ومسارات متطابقة.
• انقل الوحدات إلى تخطيط قضيب توصيل مشترك مع حماية فردية للفروع.
• عناوين نظام إدارة المباني الصحيحة، وإنهاء الاتصال، واختيار الجهاز الرئيسي، وملف تعريف العاكس.
• قم بمعادلة حالة شحن الوحدة من خلال الإجراء المعتمد قبل إعادة توصيل البنك.
• قم بالتحقيق في وحدة تظل مرتفعة أو منخفضة باستمرار بعد موازنة المسارات الخارجية.

يؤثر عمق التفريغ أيضاً على الطاقة المتاحة من البنك. مناقشة عمق الخروج بنسبة 80% يُعدّ هذا الجهاز رفيقًا مفيدًا عند تحديد احتياطي التشغيل، ولكن لا يزال يتعين تأكيد المشاركة الحالية على مستوى الوحدة.

حدد البنك كنظام كهربائي

يجب أن يحدد شراء البطاريات بالتوازي أكثر من مجرد عدد الوحدات. يجب أن يشمل ذلك ترتيب قضبان التوصيل، وطول الكابل ومقطعه العرضي، وحماية الفروع، ونوع العاكس، وبروتوكول الاتصال، وعنونة التوازي، وتيار التشغيل، وطريقة القبول. وونفولت تُدرج الشركة بطاريات الجهد المنخفض وحلول الطاقة الكاملة، بينما يمكن لفريق الدعم الهندسي مراجعة مجموعة المعدات قبل التثبيت.

لتركيب جديد أو تصحيحي، أرسل مخطط الخط الواحد، والحمل المستمر المتوقع وحمل الذروة، وعدد الوحدات، وجدول الكابلات، والظروف المحيطة، ونموذج العاكس من خلال قناة الاتصال الفنيإن هذه المعلومات أكثر فائدة بكثير من مجرد السؤال عما إذا كان من الممكن توصيل البطاريات على التوازي.

أسئلة متكررة

هل يجب أن تستخدم البطاريات المتوازية نفس طول الكابل بالضبط؟

الهدف هو الحصول على مقاومة كهربائية متساوية في جميع الفروع. يُسهّل استخدام مواد موصلة متساوية، ومقطع عرضي متماثل، وطول متماثل، وجودة توصيل متماثلة، وأجهزة حماية متماثلة، تحقيق هذه النتيجة. اتبع التصميم المعتمد من قِبل مصمم البطارية والنظام.

لماذا تنفد بطارية واحدة قبل البطاريات الأخرى؟

قد يكون مصدر التيار أعلى لأن مقاومة الفرع أقل، أو قد يحسب نظام إدارة البطارية (BMS) حالة الشحن بطريقة مختلفة. قارن تيار الفرع المتزامن، وانخفاض الجهد تحت الحمل، ودرجات الحرارة، والإنذارات، والتكوين.

هل يمكن توصيل بطاريات ذات سعات مختلفة على التوازي؟

لا تفترض إمكانية ذلك. قد تؤدي الاختلافات في السعة، والتركيب الكيميائي، ونطاق الجهد، والبرمجيات الثابتة، والعمر، وحدود نظام إدارة البطارية إلى توزيع غير مُتحكم به للتيار. استخدم فقط التركيبات المعتمدة للمنتج والعاكس المحددين.

لا

لماذا تتشارك البطاريات المتوازية ذات الجهد المنخفض التيار بشكل غير متساوٍ وكيفية إصلاح ذلك؟

د: تشخيص عدم انتظام توزيع التيار في بطاريات الجهد المنخفض المتوازية باستخدام الكابلات، وقضبان التوصيل، ونظام إدارة البطارية، وانخفاض الجهد، وفحوصات التشغيل.

K: مشاركة تيار البطارية بالتوازي، بنك بطاريات منخفض الجهد، توصيل قضبان توصيل البطارية