سلسلة LiFePO4 والتوازي: دليل شامل

ميزات وتطبيقات LiFePO4

المزايا : بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد (LiFePO4) معروفة بعمرها الطويل وبنيتها المستقرة وسلامتها الموثوقة،

التطبيقات : في السيارات الكهربائية، مجالات الطاقة المتجددة، التعامل مع المواد , عربات الغولف , البحرية و وفاق سطيف الحقول.

لماذا يجب توصيل LiFePO4 على التوالي وبالتوازي

يتم توصيل بطاريات LiFePO4 على التوالي وبالتوازي لتحقيق الجهد والسعة في التطبيقات المختلفة.

 

· اتصال السلسلة : يتم توصيل بطاريات متعددة من طرف إلى طرف لزيادة الجهد الإجمالي.

 

· الاتصال الموازي : يتم توصيل بطاريات متعددة جنبًا إلى جنب لزيادة السعة وإخراج التيار.

 

من خلال الاستخدام الصحيح للسلسلة والتوصيل المتوازي لبطاريات LiFePO4، يمكن للمستخدمين تخصيص تكوين البطارية لتلبية احتياجات أجهزة معينة.

1. اتصال سلسلة LiFePO4

أ. تشغيل سلسلة LiFePO4

• يتم توصيل خلايا بطارية LiFePO4 من طرف إلى طرف، مع الجانب الموجب طرف خلية واحدة متصل بالطرف السالب لخلية أخرى.

• من خلال التوصيل على التوالي، تظل السعة دون تغيير، ويزداد الجهد الإجمالي إلى مجموع جميع الخلايا الفردية.

• الاسمية الجهد LiFePO4 عادة ما تكون البطاريات 3.2 فولت، على سبيل المثال، 4 بطاريات 3.2 فولت متصلة على التوالي يمكن أن تحصل على حزمة بطارية 12.8 فولت، لذلك يعد الاتصال المتسلسل ضروريًا للتطبيقات التي تتطلب جهدًا أعلى.

BSLBATT LiFePO4 battery Series

مزايا اتصال السلسلة B

إن توصيل بطاريات LiFePO4 على التوالي له العديد من المزايا، بما في ذلك:

 

• خرج الجهد العالي: تعمل الخلايا المتعددة المتسلسلة على زيادة خرج الجهد الإجمالي لحزمة البطارية، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب جهدًا أعلى. مع أربع مجموعات من بطاريات 12 فولت متصلة على التوالي، يمكنها توفير إجمالي 48 فولت.

 

• تخزين طاقة أكثر كفاءة: تتقاسم الخلايا الموجودة في مجموعة البطاريات المتسلسلة الحمل بالتساوي، مما يضمن شحن وتفريغ كل خلية بنفس المعدل. ونتيجة لذلك، هناك كفاءة أعلى في تخزين الطاقة بشكل عام.

 

• يعد الاتصال المتسلسل مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب جهدًا كهربائيًا عاليًا، مثل السيارات الكهربائية وأنظمة الطاقة الشمسية. بالإضافة إلى تمكين تخزين الطاقة بكفاءة، فإنه يضمن الشحن والتفريغ بشكل متساوٍ داخل حزمة البطارية.

BSLBATT LiFePO4 Series

ج. اتصال سلسلة العيوب

بطاريات LiFePO4 المتصلة على التوالي لها بعض العيوب أيضًا، بما في ذلك:

 

• مخاطر الشحن الزائد: قد يتم تفريغ خلايا البطارية المختلفة في مجموعة البطاريات المتسلسلة بمعدلات مختلفة، مما يؤدي إلى جهد غير متوازن في حزمة البطارية. يمكن أن ينخفض ​​عمر مجموعة البطارية إذا تم شحن بعض خلايا البطارية بشكل زائد.

 

قدرة أقل: تتمتع البطاريات المتسلسلة بنفس سعة الخلايا المفردة في حزمة متسلسلة. لا تتمتع حزم البطاريات ذات التوصيلات التسلسلية بسعة إجمالية أكبر.

 

يجب أن تكون سعة البطارية وأعمارها متشابهة في مجموعة البطاريات المتسلسلة لتجنب هذه المشكلات. علاوة على ذلك، يعد شحن البطارية بشكل صحيح ومراقبة جهدها أمرًا ضروريًا لمنع الشحن الزائد وضمان كفاءتها.

د. اعتبارات السلسلة

مشاكل اتصال السلسلة

خلل في توازن الخلايا:

في الاتصال المتسلسل، من المهم التأكد من أن جميع الخلايا لها خصائص متشابهة، بما في ذلك القدرة والمقاومة الداخلية. إذا كان هناك خلل شديد في التوازن بين الخلايا، فقد يتم شحن خلية واحدة أو أكثر أو تفريغها بشكل زائد، مما يؤدي إلى تدهور الأداء والضرر المحتمل.

التحكم في الشحن/التفريغ:

تتطلب بطاريات سلسلة LiFePO4 إدارة دقيقة لعمليات الشحن والتفريغ. يمكن أن يكون ذلك ضارًا بالأداء العام وعمر نظام البطارية إذا لم يتم التحكم بشكل صحيح في الاختلافات في معدلات الشحن أو التفريغ بين الخلايا.

تقديم الحلول

الشحن المتوازن:

من الممكن حل مشكلة الخلايا غير المتوازنة على التوالي من خلال تطبيق نظام شحن متوازن. من خلال موازنة الشحن لكل خلية، يتم منع الخلايا من الشحن الزائد أو الإفراط في تفريغها. يمكن تحقيق التوازن من خلال الدوائر النشطة أو الطرق السلبية، مثل الطرق القائمة على المقاومة.

نظام إدارة البطارية (BMS):

لسلسلة بطاريات LiFePO4، خدمات إدارة المباني ينصح بشدة. تتم مراقبة كل خلية والتحكم فيها بواسطة نظام إدارة المباني (BMS) للتأكد من أنها تعمل ضمن نطاق آمن أثناء الشحن والتفريغ. يؤدي ذلك إلى إطالة عمر البطارية وتحسين أدائها عن طريق منع الشحن الزائد والتفريغ الزائد ودرجات الحرارة القصوى.

يمكن للشحن المتوازن ونظام إدارة المباني أن يخفف بشكل فعال من مشاكل التوصيلات المتسلسلة في أنظمة بطاريات LiFePO4. ونتيجة لذلك، سيعمل نظام البطارية على النحو الأمثل، ويتمتع بعمر أطول، ويكون آمنًا.

2.LiFePO4 اتصال متوازي

أ. LiFePO4 عملية متوازية

• يتم توصيل خلايا بطارية LiFePO4 جنبًا إلى جنب، حيث يتم توصيل جميع الأقطاب الكهربائية الموجبة معًا وجميع الأقطاب الكهربائية السالبة معًا.

• في هذه الطريقة يتم زيادة السعة الإجمالية للبطارية بإضافة سعة جميع البطاريات المتصلة، مع بقاء الجهد الكهربائي دون تغيير.

• على سبيل المثال، يمكن لبطاريتين 100 أمبير متصلتين على التوازي الحصول على حزمة بطارية 200 أمبير. ينبغي اعتماد الاتصال المتوازي عندما يكون هناك حاجة إلى تخزين المزيد من الطاقة أو وقت تفريغ أطول دون زيادة الجهد.

BSLBATT LiFePO4 battery Parallel

ب. مزايا الاتصال المتوازي

هناك عدة مميزات لتوصيل بطاريات LiFePO4 على التوازي، منها:

زيادة القدرة : عندما يتم توصيل بطاريات متعددة بالتوازي، تزيد السعة الإجمالية لحزمة البطارية، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات الطاقة العالية. إذا أربعة بطاريات 12.8 فولت 100 أمبير يتم توصيلهما على التوازي، ويظل الجهد كما هو، ولكن تزيد السعة إلى 400 أمبير.

تقليل خطر الشحن الزائد : يتم شحن البطاريات الموجودة في حزمة البطارية المتوازية وتفريغها بشكل مستقل، مما يقلل من خطر الشحن الزائد. ولذلك، فإن مجموعة البطارية بأكملها أكثر أمانًا ولها عمر خدمة أطول.

طلب : يعد تخزين الطاقة بكفاءة من خلال الشحن والتفريغ الموحد لحزمة البطارية مناسبًا جدًا لأنظمة الطاقة خارج الشبكة وأنظمة الطاقة الاحتياطية أنظمة توليد الطاقة الشمسية .

BSLBATT LiFePO4 Parallel

ج. عيوب الاتصال الموازي

بطاريات LiFePO4 المتصلة على التوالي لها بعض العيوب أيضًا، بما في ذلك:

• مخاطر الشحن الزائد: قد يتم تفريغ خلايا البطارية المختلفة في مجموعة البطاريات المتسلسلة بمعدلات مختلفة، مما يؤدي إلى جهد غير متوازن في حزمة البطارية. يمكن أن ينخفض ​​عمر مجموعة البطارية إذا تم شحن بعض خلايا البطارية بشكل زائد.

كفاءة تخزين الطاقة منخفضة: تتمتع البطاريات المتسلسلة بنفس سعة الخلايا المفردة في حزمة متسلسلة. لا تتمتع حزم البطاريات ذات التوصيلات التسلسلية بسعة إجمالية أكبر.

 

يجب أن تكون سعة البطارية وأعمارها متشابهة في مجموعة البطاريات المتسلسلة لتجنب هذه المشكلات. علاوة على ذلك، يعد شحن البطارية بشكل صحيح ومراقبة جهدها أمرًا ضروريًا لمنع الشحن الزائد وضمان كفاءتها.

د.الاعتبارات الموازية

الاتصالات الموازية والقضايا المحتملة

 

الشحن/التفريغ غير المتكافئ:

قد تواجه بطاريات LiFePO4 المتصلة بالتوازي شحنًا أو تفريغًا غير متساوٍ. يمكن أن تكون هناك اختلافات في المقاومة الداخلية والسعة التي تتسبب في شحن البطاريات بشكل أكبر أو تفريغها بشكل أسرع من غيرها بسبب اختلال التوازن. يمكن أن يتأثر أداء البطارية وعمرها بهذا.

التحكم في درجة الحرارة:

يمكن أيضًا أن يشكل التحكم في درجة الحرارة تحديًا مع التوصيلات المتوازية. يمكن أن تتأثر درجة الحرارة الإجمالية لنظام البطارية إذا قامت واحدة أو أكثر من البطاريات المتصلة بالتوازي بتوليد حرارة زائدة أثناء الشحن أو التفريغ. ونتيجة لذلك، قد تنخفض الكفاءة، ويمكن تسريع عملية الشيخوخة، وقد تنشأ مخاطر تتعلق بالسلامة.

تقديم الحلول

 

التفريغ المتوازن:

يمكن أن تستفيد أنظمة بطاريات LiFePO4 ذات الشحن أو التفريغ المتوازي من نظام التفريغ المتوازن. في هذه الحالة، يتم استخدام نظام إدارة البطارية (BMS) لمراقبة عملية التفريغ والتحكم فيها، مما يضمن مساهمة كل بطارية بشكل متناسب مع الحمل. بالإضافة إلى منع التفريغ الزائد للبطاريات الفردية، فإنه يعزز الاستخدام المتساوي لسعة البطارية.

أنظمة مراقبة درجة الحرارة:

لضمان التحكم المناسب في درجة الحرارة في أنظمة بطاريات LiFePO4 المتوازية، يعد نظام مراقبة درجة الحرارة ضروريًا. تتم مراقبة درجة حرارة كل بطارية بشكل مستمر بواسطة أجهزة استشعار درجة الحرارة الموجودة على هذه الأنظمة. من الممكن تقليل معدل الشحن/التفريغ أو توفير التبريد المناسب إذا تجاوزت البطارية حدود درجة الحرارة الآمنة.

 

أنظمة مراقبة التفريغ ودرجة الحرارة المتوازنة يمكنه معالجة المشكلات المحتملة بشكل فعال مع التوصيلات المتوازية في بطاريات LiFePO4. بالإضافة إلى زيادة سعة البطارية إلى أقصى حد، تضمن هذه الحلول إدارة مناسبة لدرجة الحرارة، وبالتالي تحسين الأداء والعمر والسلامة.

12v 100ah lithium battery

3. سلسلة بطارية LiFePO4 مقابل اتصال متوازي

التشابه:

 

① تحسين أداء البطارية:

يمكن توصيل بطاريات LiFePO4 على التوالي وبالتوازي لتحسين أدائها الإجمالي، مع اتصال متسلسل يعزز خرج الجهد وقدرة الاتصال المتوازي.

② مجموعة واسعة من الاستخدامات:

هناك العديد من التطبيقات للتوصيلات التسلسلية والمتوازية، بما في ذلك المركبات الترفيهية والسفن ومنازل الطاقة الشمسية. وبالإضافة إلى السيارات الكهربائية، يمكن استخدامها أيضًا كمصادر للطاقة خارج الشبكة.

 

الاختلافات:

 

①إخراج الجهد:

يتم زيادة خرج جهد حزمة البطارية عن طريق توصيل بطاريات LiFePO4 على التوالي. ستنتج حزمة بطارية تحتوي على أربع بطاريات 12 فولت متصلة على التوالي 48 فولت عند توصيل البطاريات على التوالي. في المقابل، يؤدي التوصيل المتوازي لبطاريات LiFePO4 إلى زيادة السعة الإجمالية لحزمة البطارية، لكن خرج الجهد يظل كما هو.

 

② السعة:

يمكن زيادة السعة الإجمالية لحزمة البطارية عن طريق موازنة بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد، على سبيل المثال، 4 بطاريات 100 أمبير متصلة على التوازي بإنتاجية 400 أمبير. ومع ذلك، فإن موازاة بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد لن تؤدي إلا إلى زيادة خرج الجهد لحزمة البطارية، وليس قدرتها الإجمالية.

 

③ الكفاءة:

نظرًا لقدرتها على شحن وتفريغ كل خلية أو حزمة بطارية بشكل مستقل، فإن بطاريات LiFePO4 عادةً ما تكون أكثر كفاءة عند التوصيل بالتوازي مقارنة بالبطاريات المتسلسلة. لن تتأثر مجموعة البطارية بفشل أو تلف خلية واحدة أو حزمة بطارية واحدة. وفي المقابل، إذا تعطلت خلية أو حزمة بطارية واحدة في مجموعة البطاريات المتسلسلة أو تعرضت للتلف، فسيؤثر ذلك على أداء المجموعة بأكملها.

 

④ التكلفة:

نظرًا للأسلاك والأجهزة الإضافية اللازمة لضمان التشغيل السليم وسلامة حزمة البطارية، فإن موازاة بطاريات LiFePO4 تكون عمومًا أكثر تكلفة من توصيلها في سلسلة. ومع ذلك، قد تبرر بعض التطبيقات التكلفة الإضافية بسبب زيادة السعة والكفاءة.

يمكن توصيل بطاريات LiFePO4 بشكل تسلسلي أو متوازي حسب التطبيق. عندما تكون هناك حاجة لإخراج جهد عالي، فإن التوصيلات المتسلسلة هي الخيار الأفضل. تعتبر الاتصالات المتوازية هي الأفضل إذا كانت هناك حاجة إلى سعة عالية. على الرغم من المزايا والعيوب الخاصة بكل منهما، فإن كلا التكوينين قادران على تحسين الأداء العام للبطارية في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل المركبات الترفيهية والسفن ومنازل الطاقة الشمسية. يجب أيضًا مراعاة التكلفة والكفاءة وإخراج الجهد الكهربي للتكوين لتحديد التكوين الأفضل لاحتياجاتك.

4. اعتبارات الموازية والمتسلسلة

لضمان الأداء الأمثل والسلامة عند توصيل بطاريات LiFePO4 بالتوازي، ضع في اعتبارك النقاط التالية:

 

تناسق:

تتطلب التوصيلات المتوازية خلايا أو مجموعات بطاريات بنفس المواصفات، بما في ذلك الجهد والسعة والعمر. عندما لا تكون الخلايا متطابقة، يمكن أن يكون الشحن والتفريغ غير متوازنين، مما يزيد من خطر فشل البطارية.

 

توازن:

يتطلب الحفاظ على التوازن ومنع الشحن الزائد أو الشحن الزائد لكل خلية أو حزمة بطارية مراقبة حالة الشحن لكل خلية أو حزمة بطارية. بهذه الطريقة، تتمتع حزمة البطارية بعمر أطول وأكثر أمانًا.

 

الأسلاك:

يجب أن يتم توصيل التوصيلات المتوازية بشكل صحيح حتى تعمل حزمة البطارية بكفاءة وأمان. يمكن أن تتسبب أخطاء الأسلاك في حدوث دوائر قصيرة وحالات خطيرة أخرى.

يجب مراعاة النقاط التالية عند توصيل بطاريات LiFePO4 على التوالي:

 

تناسق:

عند التوصيل على التوالي، من المهم استخدام خلايا أو مجموعات بطاريات بنفس المواصفات، بما في ذلك الجهد الكهربي والسعة والعمر. بسبب توزيع الجهد غير المتوازن، يمكن أن يحدث شحن زائد أو أقل من اللازم للخلايا الفردية أو مجموعات البطاريات عندما لا تكون الخلايا متطابقة.

 

الشحن:

يمكن أن يحدث الشحن الزائد في اتصال متسلسل عندما تنتهي إحدى الخلايا أو حزمة البطارية من الشحن قبل الخلايا الأخرى. لتجنب ذلك، يوصى باستخدام نظام إدارة البطارية (BMS) لمراقبة جهد كل خلية أو حزمة بطارية.

 

أمان:

من المرجح أن تحدث الصدمة الكهربائية عند التوصيل على التوالي بسبب زيادة إجمالي الجهد الكهربي. لأسباب تتعلق بالسلامة، يجب أن تكون مجموعة البطارية معزولة بشكل صحيح ومؤرضة.

 

بالإضافة إلى ذلك، لا يُنصح بربط البطاريات الجديدة والقديمة (التي يتم شراؤها خلال 3-6 أشهر) معًا لأنها قد تكون لها مقاومات داخلية مختلفة، مما سيؤثر على الأداء العام لحزمة البطارية. ومن المهم أيضًا استخدام بطاريات الليثيوم أيون ذات الأداء المتسق وعدم الخلط مطلقًا بين بطاريات الليثيوم أيون من ماركات أو سعات أو أنواع مختلفة. وأخيرا، تأكد من أن استقطاب البطاريات صحيح لمنع انخفاض الجهد.

12V LiFeP04 Discharge Current Curve

5. حالات التوصيل المتسلسل والمتوازي

المركبات الكهربائية:

من أجل تلبية متطلبات الجهد والسعة للدفع الفعال، غالبًا ما تستخدم المركبات الكهربائية (EVs) التوصيلات المتسلسلة والمتوازية. يتم توصيل بطاريات LiFePO4 على التوالي لتحقيق جهد عالي، بينما يتم استخدام التوصيلات المتوازية لزيادة خرج الطاقة وسعتها.

أنظمة تخزين الطاقة الشمسية:

غالبًا ما يتم استخدام التوصيلات المتسلسلة والمتوازية في أنظمة تخزين الطاقة الشمسية لتحسين تخزين الطاقة واستخدامها. في التوصيلات المتسلسلة، يتم تحقيق مستويات جهد أعلى لتخزين الطاقة بكفاءة، بينما في التوصيلات المتوازية، يتم تخزين المزيد من طاقة الألواح الشمسية.

استكشاف أسباب وعواقب الاستخدام

المركبات الكهربائية:

يتم تحسين خرج الطاقة وأداء المركبات الكهربائية من خلال التوصيلات المتسلسلة، والتي تتيح جهدًا كهربائيًا أعلى. والنتيجة هي سرعات أعلى ونطاق قيادة أطول للمركبات الكهربائية. ومع ذلك، تعمل التوصيلات المتوازية على زيادة سعة مجموعة البطارية، مما يتيح أوقات قيادة أطول وإمدادات طاقة مستمرة. من خلال الجمع بين التوصيلات المتوازية والمتسلسلة، تحقق المركبات الكهربائية الجهد والسعة وإخراج الطاقة الأمثل، مما يحقق التوازن بين الأداء والمدى.

 

أنظمة تخزين الطاقة الشمسية:

من الضروري أن تكون هناك اتصالات متسلسلة في أنظمة تخزين الطاقة الشمسية لتحقيق الفولتية الأعلى المطلوبة لتخزين الطاقة بكفاءة. إنه يحسن توافق العاكس ويزيد من كفاءة تحويل الطاقة. في المقابل، يمكن للتوازي أن يزيد من السعة الإجمالية لنظام تخزين الطاقة، مما يسمح بتخزين المزيد من الطاقة الشمسية. يمكن للأنظمة التي تستخدم التوصيلات المتسلسلة والمتوازية تخزين الطاقة الشمسية وتزويدها بكفاءة، مما يقلل الاعتماد على الشبكة ويعزز الاكتفاء الذاتي.


يمكن أن يؤدي تحسين الجهد والسعة وإخراج الطاقة لأنظمة بطاريات LiFePO4 مع التوصيلات المتسلسلة والمتوازية إلى تحسين الأداء وأوقات تشغيل أطول وتحسين تخزين الطاقة. ونتيجة لذلك، تمكنت السيارات الكهربائية من الوصول إلى سرعات أعلى والقيادة لمسافات أطول، وتمكنت أنظمة تخزين الطاقة الشمسية من تخزين المزيد من الطاقة وتوفير طاقة موثوقة خلال أوقات الذروة.

خاتمة

 

يمكن أن يؤدي التوصيل المتوازي والمتسلسل لبطاريات LiFePO4 إلى تحسين الأداء العام ويستخدم بشكل شائع في التطبيقات المختلفة. للحصول على الأداء الأمثل والسلامة، من المهم اتخاذ بعض الاحتياطات عند توصيل هذه البطاريات.

 

يتطلب التوصيل المتوازي التماثل والتوازن والتوصيل الصحيح، بينما يتطلب التوصيل المتسلسل التماثل والشحن والسلامة.

 

بالإضافة إلى ذلك، من المهم عدم توصيل البطاريات القديمة والجديدة، واستخدام البطاريات ذات الأداء المستقر، والانتباه إلى قطبيتها. عندما نتبع هذه الاحتياطات، يمكن لحزمة بطارية LiFePO4 الخاصة بنا أن تعمل بكفاءة وأمان.

 

إذا كانت لديك أي أسئلة متعلقة بالبطارية، فلا تتردد في الاتصال بخبراء البطاريات لدينا.