كوسيلة للحماية، تتطلب معظم أنظمة بطاريات الليثيوم لأي جهد سلسلة تقريبًا نظام إدارة البطارية (BMS) للحفاظ على ظروف تشغيل الخلية ضمن الحدود. تتراوح هذه العمليات من مجرد موازنة الخلية إلى عمليات مراقبة جهد الخلية ودرجة حرارتها وتيارها، ومن خلال استخدام مفاتيح أو مرحلات أشباه الموصلات، يتم فصل البطارية عن وحدة UPS إذا تجاوز أي من المتغيرات المراقبة حدود تشغيلها.

عند التعامل مع ل نظام بطارية الإيثيوم الى يو بي إس من الضروري معرفة وفهم الحدود التي يفصل عندها نظام إدارة البطارية (BMS) البطارية. يُصدر العديد من أنظمة إدارة البطارية تحذيرًا في حال اقتراب ظروف التشغيل من هذه الحدود قبل اتخاذ أي إجراء. بهذه الطريقة، يُمكن اتخاذ بعض الإجراءات لتجنب فصل البطارية عن وحدة UPS. عادةً، لا يُعيد نظام إدارة البطارية (BMS) توصيل البطارية إلا بعد زوال الظروف التي تسببت في ذلك. ومن الأسباب الأخرى لفهم هذه الحدود جيدًا التأكد من أن وحدة UPS، في التشغيل العادي، لن تتجاوزها. يُعدّ التأكد من عدم تجاوز وحدة UPS لهذه الحدود ممارسةً جيدةً وتصميمًا جيدًا للنظام.

الشكل: 1

فيما يلي وصف موجز للوظائف الموجودة في نظام إدارة البطاريات النموذجي.

موازنة الخلايا: الغرض من موازنة الخلايا هو الحفاظ على تساوي الجهد الطرفي لكل خلية، أو مجموعة من الخلايا المتوازية، في سلسلة البطاريات المتسلسلة تقريبًا. وبما أن جهد الخلية يرتبط بالسعة، فإن كيمياء الليثيوم تُبقيهما متساويين، مما يُسهم في الحفاظ على تساوي سعة كل خلية. وهذا بدوره يمنع الخلايا الأضعف، ذات السعة المنخفضة، من التفريغ الزائد. وبالمثل، لن تتعرض الخلايا ذات السعة الأعلى للشحن الزائد. يوضح الشكل 1 أهمية موازنة الخلايا. هنا، تظهر دورة تفريغ وشحن لحزمتي بطاريات ليثيوم-فلورية تحتويان على 12 خلية متصلة على التوالي و3 خلايا متصلة على التوازي.

في مخططات التفريغ، لاحظ انخفاض جهد بعض الخلايا في المجموعة التي لم تُوازن إلى أقل من 2.0 فولت، وهو الحد الأدنى، قرب نهاية التفريغ. يُعد هذا تفريغًا زائدًا، وقد بدأ يحدث بعد الدورة الثامنة فقط. في المجموعة التي موازنة الخلايا، انخفض الجهد إلى 2.5 فولت لمعظم الخلايا، ووصل إلى 2.3 فولت في إحداها قبل انتهاء التفريغ. جميع الخلايا أعلى بكثير من حد 2 فولت.

أثناء الشحن، وبعد التفريغ الثامن، لاحظ فرق جهد الخلايا الذي يبلغ حوالي 0.59 فولت للحزمة التي لا تحتوي على موازنة للخلايا. كادت إحدى الخلايا أن تصل إلى حد جهد التعويم البالغ 4.0 فولت. يُعد تجاوز هذا الحد شحنًا زائدًا. مع موازنة الخلايا في الحزمة، تتجمع الخلايا بشكل محكم حول جهد التعويم البالغ 3.65 فولت.

وظيفة القياس: جهد الخلية، كما هو موضح في الشكل 1، هو أحد هذه القياسات. الغرض من هذا القياس هو التأكد من تقارب جهدي الخلية بما يكفي لشحن البطارية وتفريغها ضمن نطاق التشغيل المطلوب. في بعض الحالات، قد لا يسمح نظام إدارة البطارية (BMS) بالشحن أو التفريغ، على الأقل ليس عند الحمل المُصنّف، حتى يصبح جهدا الخلية ضمن نطاق محدد مسبقًا. هناك قياس آخر يتعلق بالتيار المار عبر الخلايا. عادةً ما توجد حدود قصوى لتيار الشحن والتفريغ، وفي حال تجاوزها، يُصدر تحذيرًا، وقد يؤدي إلى فصل البطارية عن وحدة UPS إذا استمرت الحالة لفترة زمنية محددة.

القياس الثالث هو درجة حرارة الخلية. عند تقييم نظام بطارية للاستخدام مع نظام UPS، يُشترط قياس درجة حرارة خلية واحدة أو أكثر. نظرًا للارتفاع السريع في درجة الحرارة في حالة حدوث ظاهرة حرارية، قد لا يكون قياس درجة حرارة الهواء (الداخلي) سريعًا أو حساسًا بما يكفي لاكتشاف بداية التسرب الحراري واتخاذ إجراء لفصل البطارية. يحمي نظام إدارة البطارية (BMS) البطارية من درجات الحرارة الزائدة عن طريق إصدار إشارة عند اقتراب درجة حرارة الخلية من الحد الأقصى أو وصولها إليه، وفي النهاية فصل البطارية عن نظام UPS في حال وصولها إلى الحد الأقصى. ومن الإجراءات الأخرى التي يتخذها نظام إدارة البطارية (BMS) أحيانًا الحد من شحن البطارية أو تأجيله حتى تنخفض درجة حرارتها بشكل كافٍ عن الحد الأقصى.

قد توفر بعض نماذج BMS أيضًا قياسًا لحالة الشحن (SOC) ومؤشرًا لحالة الصحة (SOH) لنظام البطارية. يتم الحصول على SOC عن طريق قياس الشحنة، بالأمبير في الساعة (Ah) المزال (التفريغ) والمستبدل (الشحن). يتم قياس الشحن عادةً عن طريق دمج التيار داخل البطارية أو خارجها بالنسبة للوقت. بدءًا من قيمة معروفة للشحن المتاح، فإن SOC هو مجرد نسبة الشحنة الصافية (Ah المفرغة - Ah المشحونة) إلى الشحن المتاح. SOH هو مؤشر على مقدار التدهور أو الشيخوخة التي حدثت منذ أن كانت البطارية جديدة. النهج الأساسي هو تحديد مقدار انخفاض الشحن المتاح مع مرور الوقت. عادةً ما يتم استخدام تفريغ اختباري، بدءًا من حالة الشحن الكامل، لإجراء هذا التقدير. يشار أحيانًا إلى فقدان السعة مع تقدم عمر البطارية باسم تلاشي السعة.

إذا كنت تبحث عن بطارية ليس فقط ذات دورة حياة طويلة، وأداء تفريغ متواصل، وقدرة على الشحن السريع، وكثافة طاقة أعلى، ولكن أيضًا إذا كنت بحاجة إلى بطارية ليثيوم تمنحك تشغيلًا خاليًا من القلق، وضغطًا أقل فيما يتعلق بالسلامة، فإن بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم EverExceed هي الخيار الأفضل لك، لأن بطاريات EverExceed LFP تم بناؤها في BMS من الطراز العالمي في الداخل ويضمنون لك عدم حدوث حريق أو انفجار على الإطلاق!