يمكن توصيل عدة بطاريات ليثيوم على التوالي لتكوين حزمة بطارية، تُزوّد أحمالًا مختلفة بالطاقة، ويمكن شحنها بشكل طبيعي باستخدام شاحن مناسب. لا تتطلب بطاريات الليثيوم أي نظام لإدارة البطاريات (نظام إدارة البطاريات) للشحن والتفريغ. فلماذا تُضاف إلى جميع بطاريات الليثيوم المتوفرة في السوق خدمة إدارة البطاريات (BMS)؟ الإجابة هي السلامة وطول العمر.
يُستخدم نظام إدارة البطاريات (BMS) لمراقبة شحن وتفريغ البطاريات القابلة لإعادة الشحن والتحكم فيهما. وتتمثل أهم وظيفة لنظام إدارة بطاريات الليثيوم (BMS) في ضمان بقاء البطاريات ضمن حدود التشغيل الآمنة، واتخاذ الإجراءات الفورية في حال تجاوز أي بطارية لهذه الحدود. فإذا اكتشف نظام BMS انخفاض الجهد بشكل كبير، فإنه يفصل الشحنة، وإذا كان الجهد مرتفعًا جدًا، فإنه يفصل الشاحن. كما يتحقق من أن كل خلية في المجموعة تعمل على نفس الجهد، ويخفض أي جهد أعلى من الخلايا الأخرى. وهذا يضمن عدم وصول البطارية إلى مستويات جهد عالية أو منخفضة بشكل خطير.-وهو ما يُسبب غالبًا حرائق بطاريات الليثيوم التي نراها في الأخبار. بل إنه قادر على مراقبة درجة حرارة البطارية وفصلها قبل أن ترتفع درجة حرارتها لدرجة تمنع اشتعالها. لذا، يُتيح نظام إدارة البطارية (BMS) حماية البطارية بدلًا من الاعتماد كليًا على شاحن جيد أو استخدام سليم من قِبل المستخدم.
لماذا لا'هل تحتاج بطاريات الرصاص الحمضية إلى نظام إدارة؟ تركيب بطاريات الرصاص الحمضية أقل قابلية للاشتعال، مما يجعلها أقل عرضة للاشتعال في حال وجود مشكلة في الشحن أو التفريغ. لكن السبب الرئيسي يكمن في سلوك البطارية عند شحنها بالكامل. تتكون بطاريات الرصاص الحمضية أيضًا من خلايا متصلة على التوالي؛ فإذا كانت شحنة إحدى الخلايا أعلى بقليل من الخلايا الأخرى، فإنها تسمح بمرور التيار فقط حتى تشحن الخلايا الأخرى بالكامل، مع الحفاظ على جهد معقول، وهكذا. تلحق الخلايا بالخلايا الأخرى. بهذه الطريقة، تُوازن بطاريات الرصاص الحمضية نفسها أثناء شحنها.
تختلف بطاريات الليثيوم. يتكون القطب الموجب في بطاريات الليثيوم القابلة لإعادة الشحن في الغالب من مادة أيونات الليثيوم. ينص مبدأ عملها على أنه أثناء عملية الشحن والتفريغ، تنتقل إلكترونات الليثيوم إلى جانبي القطبين الموجب والسالب مرارًا وتكرارًا. إذا تجاوز جهد خلية واحدة 4.25 فولت (باستثناء بطاريات الليثيوم عالية الجهد)، فقد ينهار الهيكل الدقيق للمصعد، وقد تتراكم المادة البلورية الصلبة مسببةً قصرًا كهربائيًا، ثم ترتفع درجة حرارتها بسرعة، مما قد يؤدي في النهاية إلى نشوب حريق. عند شحن بطارية الليثيوم بالكامل، يرتفع الجهد فجأةً وقد يصل بسرعة إلى مستويات خطيرة. إذا كان جهد خلية معينة في حزمة البطارية أعلى من جهد الخلايا الأخرى، فستصل هذه الخلية إلى الجهد الخطير أولاً أثناء عملية الشحن. في هذه الحالة، لا يصل الجهد الكلي لحزمة البطارية إلى قيمته الكاملة بعد، ولن يتوقف الشاحن عن الشحن. لذلك، فإن الخلايا التي تصل إلى جهد خطير أولاً ستُشكل مخاطر على السلامة. لذلك، فإن التحكم في الجهد الكلي لحزمة البطارية ومراقبته غير كافٍ في الكيمياء القائمة على الليثيوم. يتعين على نظام إدارة البطارية (BMS) التحقق من جهد كل خلية فردية تشكل مجموعة البطارية.
لذلك، لضمان سلامة وطول عمر خدمة مجموعات بطاريات الليثيوم، هناك حاجة بالفعل إلى نظام إدارة بطاريات BMS عالي الجودة والموثوق به.
وقت النشر: ٢٥ أكتوبر ٢٠٢٣
