حلول البطاريات المخصصة للتطبيقات المتخصصة تصنيع حزمة البطارية المخصصة يتضمن عملية تصميم تعاونية مع فريقنا وعملائنا من المفهوم إلى الاختبار إلى التصنيع على نطاق واسع.
تولد مشاريع الدراجات الكهربائية أكثر من 300,000 ألف دولار على موقع Kickstarter، مما يدل على الطلب المرتفع عليها حزم بطارية مخصصة في أسواق اليوم. مجموعات البطاريات المخصصة تقديم حلول طاقة دقيقة عندما تفشل الخيارات القياسية في تلبية متطلبات عملائك.
توفر مجموعات البطاريات القياسية مرونةً محدودةً بمخرجات جهد ثابتة - 3.6 فولت، 7.2 فولت، 12 فولت، أو 24 فولت. أما مجموعات بطاريات الليثيوم المخصصة، فتُقدم تصاميم بمواصفات دقيقة لتطبيقات فريدة. حزم بطارية 18650 تتفوق في تلبية احتياجات السعة العالية. يتطلب تصميم حزمة البطاريات مراعاة العديد من الاعتبارات التقنية. تُتيح التكوينات المعقدة، مثل حزم 12s8p 21700 وحلول البيئات القاسية، إمكانيات تخصيص غير محدودة.
تكشف هذه المقالة عن رؤى احترافية لتحسين أداء حزم البطاريات المخصصة. سنتناول جوانب مهمة، بدءًا من تحديد المتطلبات وصولًا إلى تكامل نظام إدارة البطاريات (BMS)، واستراتيجيات اختيار الخلايا، وإجراءات الاختبار الأساسية. يُعد التعاون مع العملاء أمرًا بالغ الأهمية في تصميم حزم البطاريات المخصصة. يعتمد كل نظام نصممه على خبرتنا الواسعة في مختلف القطاعات لتلبية مواصفات الطاقة الدقيقة لديكم. يفخر فريقنا بعمله، مؤكدًا التزامنا بالجودة والخبرة في تصنيع حزم البطاريات المخصصة.
تحديد متطلبات حزمة البطارية المخصصة لك
يتطلب نجاح تصميم حزم البطاريات المخصصة تحديدًا دقيقًا للمتطلبات قبل بدء التصميم. يساعد إشراك المهندسين في المراحل الأولى من عملية التصميم على تحديد المتطلبات بدقة لحزم البطاريات المخصصة. يجب أن تتوافق حزم البطاريات مع احتياجات التطبيق، بدءًا من مواصفات الطاقة ووصولًا إلى الظروف البيئية. يضمن التحديد الواضح للمعايير الأداء الأمثل.
أهداف الجهد والسعة والتيار
تُشكل ثلاثة مواصفات أساسية للطاقة أساس تصميم حزم البطاريات المخصصة. يمكن تصميم حزم بطاريات متخصصة لعمليات الإنتاج الصغيرة والكبيرة، مما يُعزز المرونة في تلبية احتياجات العملاء.
متطلبات الجهد حدد "الضغط" الكهربائي لجهازك. توفر كل بطارية جهدًا اسميًا محددًا عند الشحن. توفر خلايا أيون الليثيوم ما يقرب من 3.6-3.7 فولتتوفر خلايا NiMH 1.2 فولت، وتوفر خلايا NiCad 1.2 فولت، وتنتج خلايا الرصاص الحمضية 2.0 فولت.
تغيرات الجهد أثناء التفريغ:
- مشحونة بالكامل: يصل أيون الليثيوم إلى 4.2 فولت، ويصل NiMH وNiCad إلى 1.4 فولت، ويصل الرصاص الحمضي إلى 2.1 فولت
- التفريغ الكامل: لا ينبغي أن ينخفض أيون الليثيوم إلى أقل من 2.5-3.0 فولت، ويصل NiMH وNiCad بأمان إلى 1.0 فولت، وتفريغ الرصاص الحمضي إلى 1.75 فولت
حساب الجهد الكلي: اضرب جهد كل خلية في جهد الخلايا المتصلة على التوالي. أربع خلايا ليثيوم أيون متصلة على التوالي تُنتج 14.8 فولت (3.7 فولت × 4)، وعشر خلايا نيكل-هيدريد معدني تُنتج 12 فولت (1.2 فولت × 10).
السعة يستخدم القياس الأمبير-ساعة (Ah) أو المللي-ساعة (mAh). هذا يُحدد وقت التشغيل قبل إعادة الشحن. احسب بضرب استهلاك الجهاز للطاقة (واط) في وقت التشغيل المطلوب (ساعات). مثال: جهاز بقدرة ٥٠ واط يعمل لمدة ٤ ساعات يحتاج إلى بطارية بقدرة ٢٠٠ واط-ساعة.
الأمبيرية تعكس الاحتياجات استهلاك التيار أثناء التشغيل. وهذا يُحدد متطلبات معدل تفريغ الخلية. تتنوع التطبيقات بين تيار منخفض ثابت وتدفقات تيار عالٍ.
قيود عامل الشكل والظروف البيئية
تؤثر الأبعاد المادية على قرارات التصميم. ثلاثة عوامل شكلية تهيمن على أسواق بطاريات الليثيوم المخصصة:
خلايا أسطوانية (18650) تقدم أداءً حراريًا فائقًا مع نسبة سطح إلى حجم مفيدة، مما يُنشئ مسارات تبريد بين الخلايا. يوفر التصنيع الموحد مزايا من حيث التكلفة على الرغم من انخفاض الكفاءة الحجمية.
الخلايا المنشورية استخدام تكوين طبقات متراصة، مما يُسهّل تبديد الحرارة ويزيد الحجم المتاح إلى أقصى حد. توفر هذه الخلايا المستطيلة استغلالًا ممتازًا للمساحة، وتكتسب شعبيةً في التطبيقات كبيرة الحجم ذات التصميمات التي تجمع بين الخلايا والعبوات لتحسين كثافة الطاقة.
خلايا الحقيبة استخدام عبوات رقائق معدنية مرنة محكمة الغلق، مما يُخفّض الوزن ويُتيح أشكالًا قابلة للتكيف. تُحقق هذه العبوات كفاءة تعبئة تتراوح بين 90% و95%، لكنها تتطلب هياكل دعم ومساحة انتفاخ (8%-10% بعد 500 دورة).
تتطلب الظروف البيئية دراسة متأنية. يجب أن تتحمل مجموعات البطاريات درجات الحرارة والرطوبة والاهتزاز والغبار والتعرض للماء. تستفيد البيئات ذات درجات الحرارة العالية من الخلايا المنشورية ذات التحكم الحراري المتفوق.
بالإضافة إلى ذلك، فإن القدرة على تصنيع مجموعات بطاريات مخصصة ومصممة لتناسب الظروف البيئية المحددة تضمن الأداء الأمثل والمتانة.
أولويات السلامة والاحتياجات التنظيمية
تظلّ ميزات السلامة أمرًا لا غنى عنه في المواد الكيميائية القائمة على الليثيوم المعرضة للانفلات الحراري. وتشمل ميزات السلامة الأساسية ما يلي:
- حماية من الشحن الزائد مع قطع جهد محدد (بحد أقصى 3.65 فولت لبطارية LiFePO4)
- استجابة اكتشاف الدائرة القصيرة أقل من 1 مللي ثانية
- أنظمة موازنة الخلايا للحفاظ على مستويات الجهد المتساوية
- الإدارة الحرارية لمنع ارتفاع درجة الحرارة
- أنظمة التبريد السائل للتطبيقات عالية الطاقة
يجب أن تتوافق مجموعات البطاريات المخصصة مع المعايير التنظيمية المختلفة. شهادة UN38.3 إلزامية لنقل بطاريات الليثيوم، والتي تتطلب اختبارات صارمة بما في ذلك محاكاة الارتفاع، والاختبارات الحرارية، والاهتزاز، والصدمات، والقصر الكهربائي الخارجي، والصدمة/السحق، والشحن الزائد، والتفريغ القسري.
اتحاد النقل الجوي الدولي قوانين الحد من شحن بطاريات الليثيوم المُشحنة بشكل منفصل إلى 30%. قد تتطلب التطبيقات معايير إضافية - ISO 12405 لبطاريات السيارات الكهربائية، وUL 2580 في الأسواق الأمريكية، أو شهادة CE للتوزيع في الاتحاد الأوروبي.
يؤدي التعريف الشامل للمتطلبات إلى إنشاء أسس متينة للبطاريات المخصصة وتصميم حزمة البطاريات المخصصة، مما يضمن الأداء المحدد للتطبيق مع الامتثال للسلامة والتنظيم.
من الضروري تلبية المعايير التنظيمية في الولايات المتحدة الأمريكية، بما في ذلك شهادة UN38.3 والشهادات الأخرى ذات الصلة، لضمان التشغيل الآمن والقانوني.
تحسين تصميم وتكوين حزمة البطارية
مصدر الصورة: ResearchGate
يؤثر الترتيب الاستراتيجي للخلايا بشكل مباشر على الجهد والسعة والسلوك الحراري. يتطلب تصميم حزمة البطارية المخصصة تكوينًا دقيقًا يتجاوز مجرد اختيار الخلايا. التصميم المناسب يُحسّن الكفاءة والأداء وعمر البطارية.
يضمن النهج التعاوني لفريق الهندسة لدينا أن يتم تحسين كل جانب من جوانب تصميم مجموعة البطارية لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة والأداء.
التكنولوجيا: التسلسلي، والمتوازي، والهجين
تكوينات السلسلة زيادة الجهد مع الحفاظ على السعة الأصلية. توصيل الطرف السالب لخلية بالطرف الموجب للخلية التالية يُضاعف الجهد في عدد الخلايا. أربع خلايا ليثيوم أيون بجهد 3.6 فولت متصلة على التوالي تُنتج جهدًا اسميًا قدره 14.4 فولت.
التكوينات المتوازية زيادة السعة مع بقاء الجهد ثابتًا. جميع الأطراف الموجبة متصلة ببعضها، وكذلك جميع الأطراف السالبة. هذا الترتيب يُضاعف الأمبير-ساعة في عدد الخلايا المتوازية.
تخطيطات هجينة متسلسلة ومتوازية اجمع بين كلا النهجين لتحقيق أقصى قدر من المرونة. يشير الرمز الصناعي "4s2p" إلى أربع خلايا متصلة على التوالي واثنتين متصلتين على التوازي. تستخدم بطاريات الكمبيوتر المحمول عادةً تكوين 4s2p للوصول إلى 14.4 فولت مع مضاعفة السعة.
يصبح توافق الخلايا أمرًا بالغ الأهمية في التكوينات المتسلسلة، حيث لا يعمل الجهاز إلا بكفاءة أضعف خلاياه. تتطلب حزم الجهد العالي للدراجات الكهربائية (36 فولت-48 فولت) توافقًا دقيقًا للخلايا، خاصةً في تطبيقات التيار العالي.
التنسيقات المادية
تنسيق مكعب (ب) يُرتِّب الخلايا في صفوف مُرتَّبة، مُشكِّلاً بذلك عبوات مستطيلة. تتبع الأبعاد الصيغة التالية: nD × mD × H، حيث يمثل n الخلايا في كل صف، وm عدد الصفوف، وD قطر الخلية، وH ارتفاعها. يُسهِّل هذا الترتيب التجميع والتصميم الحراري.
تنسيق متداخل (C) تُوزّع الخلايا على شكل أقراص عسل، مما يُحسّن استغلال المساحة. تتطلب هذه التكوينات غلافًا انكماشيًا خارجيًا للدعم الهيكلي وورقًا لحماية الخلايا. وتزداد كفاءة الحجم مع التصنيع الأكثر تعقيدًا.
الترتيبات الدائرية تعمل بشكل جيد مع العلب الأسطوانية. تناسب العبوات ثلاثية الخلايا أنابيب بقطر 2.15D، بينما تتطلب التكوينات رباعية الخلايا أنابيب بقطر 2.41D تقريبًا.
مادة النيكل النقية للوصلات الكهربائية تُربط معظم الخلايا باستخدام اللحام النقطي. تتطلب تطبيقات التيار العالي عناية خاصة لاختيار مادة الوصلات الكهربائية لضمان توصيلية جيدة.
التكنولوجيا: الإدارة الحرارية
تظل إدارة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية لمجموعات البطاريات المُخصصة. تعمل خلايا أيونات الليثيوم بأمان بين -20 درجة مئوية و60 درجة مئوية، مع شحن مثالي بين 0 درجة مئوية و45 درجة مئوية. تُسبب درجات الحرارة القصوى أضرارًا لا رجعة فيها - طلاء الليثيوم عند درجات حرارة منخفضة وتسرب حراري عند ارتفاع درجات الحرارة.
يحدث توليد الحرارة من خلال المقاومة الكهربائية والتفاعلات الكيميائية. يُنتج التفريغ حرارة (طاردة للحرارة)، بينما يمتص الشحن الحرارة (ماصة للحرارة).
خيارات التبريد السلبي:
- تبريد الهواء باستخدام المشتتات الحرارية
- أنظمة الأنابيب الحرارية التي تستخدم المبرد أو الماء
- مواد تغيير الطور مع حشوات ماصة للحرارة
طرق التبريد النشطة:
- تبريد الهواء القسري للأحمال الحرارية المعتدلة
- ألواح التبريد السائل للتطبيقات عالية الطاقة
- تبريد سائل مباشر لتلبية المتطلبات الحرارية القصوى
اختيار الخلايا والمواد المناسبة
يُشكل اختيار المكونات أساسًا لتجميعات وحزم بطاريات مخصصة عالية الأداء. يؤثر اختيار الخلايا ومواد التوصيل بشكل مباشر على الأداء والسلامة وطول العمر. تُحدد هذه القرارات الحاسمة نجاح أو فشل مشروع بطارية الليثيوم المُخصصة لديك.
نحن نمتلك القدرة على إنتاج مجموعات البطاريات عبر مختلف الكيمياء والتطبيقات، مما يُظهر التزامنا بالحلول المصممة خصيصًا والتي تلبي المواصفات المعقدة للصناعات مثل الدفاع والفضاء والطب.
أداء هواتف باناسونيك مقابل إل جي مقابل سامسونج
تهيمن الشركات المصنعة الكبرى على سوق بطاريات الليثيوم أيون بخصائص أداء مميزة، حيث تقدم خلايا عالية الأداء من شركات مصنعة كبرى مثل باناسونيك وإل جي وسامسونج. توفر خلايا Sanyo/Panasonic NCR18650GA المصنوعة في اليابان 3491 مللي أمبير في الساعة بمعدلات تفريغ 0.2C، متفوقة على المنافسين.
تتزايد فروق الأداء عند معدلات التفريغ الأعلى:
- تحافظ باناسونيك على 3295 مللي أمبير في الساعة عند تفريغ 5 أمبير
- يوفر Samsung 35E بطارية بسعة 3317 مللي أمبير في الساعة عند 5 أمبير مع جهد قطع أعلى (2.65 فولت مقابل 2.5 فولت)
- توفر خلايا LG MJ1 طاقة 3258 مللي أمبير في الساعة عند تفريغ 5 أمبير
تتميز خلايا باناسونيك الصينية الصنع بسعة أقل قليلاً (3448 مللي أمبير/ساعة مقابل 3491 مللي أمبير/ساعة) من نظيراتها اليابانية. تُبرز تطبيقات الدراجات الكهربائية هذه الاختلافات، حيث تحافظ خلايا سامسونج على أداء ثابت عند تفريغ 8 أمبير، بينما تعاني خلايا LG من فقدان أكبر للسعة.
تصنيف جودة درجة الخلية
يقوم المصنعون بتصنيف الخلايا إلى درجات جودة تؤثر على أداء مجموعة البطاريات:
خلايا الدرجة أ توفر كثافة طاقة فائقة، ومقاومة داخلية ضئيلة، وسعة قصوى. مثالية للسيارات الكهربائية حيث السلامة والأداء هما الأهم. عادةً ما تُشغّل هذه الخلايا مجموعات بطاريات بضمان من 5 إلى 7 سنوات.
خلايا الدرجة ب تقدم أداءً معقولاً بمقاومة داخلية معتدلة. مناسبة للإلكترونيات الاستهلاكية أو أنظمة الطاقة الاحتياطية حيث تفوق حساسية التكلفة متطلبات الأداء. عادةً ما تأتي حزم البطاريات التي تستخدم خلايا من الفئة B بضمان لمدة سنتين إلى ثلاث سنوات.
خلايا الدرجة ج تتمتع بأعلى مقاومة داخلية وأقل سعة. مناسبة فقط للتطبيقات غير الحرجة.
توافق الخلايا يحدد طول عمر العبوة. يجب ألا يتجاوز التسامح في السعة بين الخلايا ± 2.5 بالمائة في البطاريات الصناعية. يُحدث عدم تطابق الخلايا نقاطًا ساخنة عندما تُعوّض الخلايا الأقوى الخلايا الأضعف، مما يُسرّع التدهور. ويظل عدم تطابق الخلايا سببًا رئيسيًا لفشل التعبئة المبكرة.
متطلبات شريط النيكل
تؤثر مواد التوصيل بشكل كبير على الأداء الكهربائي والسلامة. تُنتج شرائح النيكل توصيلات خلوية منخفضة المقاومة، مع مراعاة الأبعاد المناسبة.
سمك الشريط يتناسب بشكل مباشر مع سعة التيار:
- شرائط النيكل بسمك 0.15 مم بمقبض 5-10 أمبير
- شرائط 0.2 مم تدير 10-15 أمبير بأمان
يوفر العرض مساحة تلامس أكبر، مما يقلل من المقاومة وتوليد الحرارة. يوفر النيكل النقي (درجة Ni200/N6 بنقاء 99.7%) مقاومة أقل من الفولاذ المطلي بالنيكل، مما يقلل من التسخين وفقدان الطاقة.
تتطلب تطبيقات التيار العالي عدة شرائح متوازية أو توصيلات متعددة الطبقات. طبقة واحدة بقياس 0.2 × 8 مم تستوعب حوالي 10 أمبير؛ وتزيد طبقتان السعة إلى 18 أمبير. تحتاج مجموعات البطاريات التي تستهلك تيارًا يتراوح بين 60 و75 أمبير إلى نقاط توصيل متعددة موزعة بالتساوي على مجموعات الخلايا المتوازية لضمان تشغيل أكثر أمانًا.
تمنع مواد التوصيل ذات الحجم المناسب النقاط الساخنة الخطيرة التي تؤدي إلى الهروب الحراري، مما يضمن حصول مجموعة البطارية المخصصة لديك على الأداء الأمثل والسلامة.
دمج نظام إدارة البطاريات الذكي لتحسين الأداء والسلامة
مصدر الصورة: ResearchGate
تعمل أنظمة إدارة البطاريات (BMS) كنظام معلومات مركزي لمجموعات البطاريات المخصصة، حيث تراقب العمليات باستمرار وتضمن بقاء معايير السلامة ضمن الحدود المقبولة. تتطلب معظم مجموعات بطاريات الليثيوم والنيكل-هيدريد المعدنية المخصصة نظام إدارة بطاريات. يُطيل هذا المكون الأساسي عمر البطارية مع منع الأعطال الكارثية المحتملة في تطبيقات متعددة.
بالإضافة إلى نظام إدارة المباني، فإن نهجنا الشامل لحلول الطاقة يشمل تصميم وتصنيع أجهزة الشحن، مما يضمن حلاً كاملاً ومبتكرًا لتشغيل التقنيات المستدامة.
المراقبة: الجهد، ودرجة حرارة التشغيل، ودرجة حرارة الماء، ودرجة الحرارة
مسار أنظمة إدارة المباني الذكية جهد الخلية الفردية في الوقت الحقيقي تحقيق توازن دقيق للخلايا - وهو أمر بالغ الأهمية لزيادة السعة القابلة للاستخدام طوال دورة حياة البطارية. ضبط الوضع الصحيح جهد التعويم لبطاريات الليثيوم يُعدّ هذا الأمر ضروريًا، ويضمن نظام إدارة البطاريات (BMS) هذه الدقة. كما أن مراقبة درجة الحرارة تمنع ارتفاع درجة حرارة بطاريات أيونات الليثيوم بشكل خطير.
تُقدم حسابات حالة الشحن (SOC) معلومات فورية حول مستويات الطاقة المتبقية. ويحصل المستخدمون على تقييم دقيق للطاقة المتاحة. قياسات حالة الصحة (SOH) تشير إلى سعة التخزين والتوصيل الحالية للبطارية مقارنةً بالمواصفات الأصلية. تتنبأ هذه المقاييس باتجاهات الأداء وأنماط التدهور.
تنقل الأنظمة المتقدمة البيانات إلى منصات سحابية لإجراء تحليل شامل، مما يتيح الصيانة التنبؤية وتحسين الأداء.
ميزات الحماية: التيار الزائد، انخفاض الجهد، ماس كهربائي
تُشكّل آليات السلامة جوهر وظائف نظام إدارة البطارية (BMS). تمنع الحماية من التيار الزائد تدفق التيار الزائد الذي يُتلف المكونات أو يُولّد حرارةً خطيرة. تُفعّل الحماية في غضون ميلي ثانية من اكتشاف أي ظروف غير آمنة.
تمنع الحماية من انخفاض الجهد استنفاد البطارية إلى ما دون الحدود الحرجة - يجب ألا تنخفض خلايا أيونات الليثيوم أبدًا عن 2.5-3.0 فولت. تُمثل الحماية من قصر الدائرة ميزة أمان حيوية أخرى، حيث تعمل في حالات الأعطال مع ارتفاعات التيار المفاجئة.
تعمل أنظمة الحماية هذه بشكل تعاوني بدلاً من العمل بشكل مستقل، مما يوفر مراقبة شاملة للسلامة في جميع ظروف البطارية. يمنع هذا النهج المتكامل الأعطال الكارثية مع تحسين الأداء.
بروتوكولات الاتصال: SMBUS، وBLUETOOTH، وCAN
تُمكّن بروتوكولات الاتصال من تبادل البيانات بسلاسة بين نظام إدارة البطاريات (BMS) ومكونات النظام. ويُعدّ ناقل CAN (شبكة منطقة وحدة التحكم) البروتوكول الأكثر انتشارًا، ويُعرف بكفاءته العالية في معالجة الأخطاء وتحملها. كما يسمح هيكله متعدد المراكز للعقد المختلفة بنقل البيانات دون الحاجة إلى عقد رئيسية مخصصة، مما يُتيح نهجًا لامركزيًا يتميز باستقرار مُحسّن.
يوفر البلوتوث إمكانيات لاسلكية مع استهلاك منخفض للطاقة، وهو مثالي للأنظمة المحمولة التي تتطلب مراقبة عن بُعد. يتحقق المستخدمون من حالة البطارية ويضبطون إعدادات الأداء عبر تطبيقات الهواتف الذكية. تستخدم العديد من الحزم المخصصة أنظمة JBD أو ANT أو LLT BMS المزودة بتقنية البلوتوث.
يعتمد اختيار البروتوكول على المتطلبات الخاصة بالتطبيق بما في ذلك احتياجات سرعة البيانات ومسافة الاتصال وتعقيد التكامل.
بناء واختبار عينة من حزمة بطارية ليثيوم مخصصة
تُمثّل مواصفات تصميم البطارية الخطوة الأولى في التطوير. ويُمثّل إنشاء النماذج الأولية الوظيفية واختبارها المرحلة الحاسمة التي تُواجه فيها التصاميم النظرية الواقع العملي. فنحن لا نخطط على الورق فحسب، بل نُحقّق من صحة الأداء الفعلي.
للاستشارات أو للحصول على معلومات إضافية حول حلول البطاريات المخصصة، يرجى التواصل معنا عبر البريد الإلكتروني.
إنشاء نموذج أولي بناءً على ورقة المواصفات
يُترجم تطوير النموذج الأولي المواصفات الفنية إلى حزمة بطارية عملية. ويشمل إعداد الملف الفني ما يلي: التكوينات الميكانيكية والمخططات الكهربائية والرسومات التفصيلية ثنائية وثلاثية الأبعادتُجري العلب المطبوعة ثلاثية الأبعاد اختبارات على الشكل الميكانيكي والملاءمة، مع التحقق من صحة التصميم المادي قبل الالتزام بتجهيز أدوات الإنتاج. يمكن إنشاء نماذج أولية لحزمة البطاريات بسرعة، مما يسمح بإجراء تعديلات سريعة بناءً على نتائج الاختبارات. تُمكّن هذه الوثائق الشاملة المصنّعين من شراء مكونات مخصصة وبدء إنتاج النماذج الأولية.
اختبار اتساق الجهد والتعامل مع الحمل
يظل اختبار حمل البطارية ضروريًا لتقييم الأداء في ظل ظروف مُتحكم بها. تتبع عملية الاختبار لدينا خمس خطوات رئيسية:
- تحضير البطارية للشحن الكامل عند درجة الحرارة الموصى بها
- الاتصال بمعدات اختبار الحمل المعايرة
- تطبيق الحمل المتحكم فيه لمدة محددة مسبقًا
- مراقبة الجهد والأداء المستمر
- تحليل النتائج لتقييم حالة البطارية
تحافظ البطاريات السليمة على جهد ثابت ضمن المعايير المقبولة. يشير الانخفاض الكبير في الجهد إلى وجود مشاكل في السعة أو المقاومة الداخلية. يكشف اختبار الحمل عن قدرة تحمل ذروة الطلب، وهو أمر بالغ الأهمية للتطبيقات التي تتطلب اندفاعات مفاجئة من الطاقة.
التكرار بناءً على الأداء في العالم الحقيقي
يكشف الاختبار الميداني عن مشاكل غير مرئية أثناء التقييم المخبري. تُظهر البيئات المُحاكاة كيفية عمل البطاريات في ظل أنماط الاستخدام الحقيقية. يُمكّن هذا النهج من تقييم:
- توصيلات الخلايا تحت الأحمال الحالية المتوقعة
- أنماط التدفئة التشغيلية
- القدرة الفعلية مقابل القدرة النظرية
- استجابة BMS في ظروف مختلفة
بيانات الأداء تُحسّن التصميم. غالبًا ما تُجرى تعديلات على الإدارة الحرارية، أو تعديلات على تكوين الخلايا، أو تحسينات على طريقة التوصيل، نتيجةً للاختبارات الأولية. ويؤكد تحليل شامل للعمليات الميدانية أن البطارية تُلبي متطلبات سيناريوهات الاستخدام الفعلية.
تنتج دورة التطوير هذه مجموعات بطاريات مخصصة ذات أداء موثوق به لمتطلبات التطبيقات المحددة.
الإنتاج والشهادات والدعم طويل الأمد
يتطلب تصنيع حزم البطاريات المخصصة إجراءات اعتماد صارمة. تضمن هذه البروتوكولات الأساسية السلامة والامتثال القانوني طوال دورة حياة المنتج.
متطلبات شهادة UN38.3 وCE
تُعدّ شهادة UN38.3 شرطًا إلزاميًا لنقل جميع بطاريات الليثيوم. ينطبق هذا على البطاريات المستقلة، والخلايا الفردية، والمنتجات المُجهزة ببطاريات مُركّبة. تتطلب المعايير الدولية ثمانية اختبارات صارمة:
- محاكاة الارتفاع
- الاختبار الحراري
- اهتزاز
- صدمة
- ماس كهربائى خارجي
- اختبار التأثير
- ثمن فاحش
- التفريغ القسري
تستغرق عملية الاعتماد من 4 إلى 12 أسبوعًا، حسب جهة الاختبار. يجب أن يُؤخذ هذا الجدول الزمني في الاعتبار عند تحديد جداول الإنتاج. تشترط الأسواق الأوروبية علامة CE كإقرار ذاتي بالامتثال لمعايير السلامة الأوروبية.
مراقبة الجودة: اختبار الاهتزاز والتفريغ
يُشكل اختبار الاهتزاز حجر الأساس لضمان جودة البطاريات. تُحدد معايير UN38.3 فترة مسح جيبية مدتها 3 ساعات عبر ثلاثة محاور. أما تطبيقات المركبات الكهربائية، فتُطبق عليها معايير ISO 19453-6 الأكثر شمولاً.
تتضمن بروتوكولات مراقبة الجودة دورة كاملة للبطارية - شحن وتفريغ العبوات للتحقق من:
- الحالة الصحية
- مستويات الشحن
- قياسات المعاوقة الداخلية
تعمل هذه الاختبارات الصارمة على تحديد المشكلات المحتملة قبل تسليم المنتج للعميل، مما يضمن الموثوقية الكاملة طوال عمر البطارية.
العمل مع الشركة المصنعة لحزم البطاريات المخصصة
يتطلب اختيار شريك التصنيع الأمثل تقييم قدرات الاعتماد ومرافق الإنتاج وأنظمة الجودة. يُعِدّ شركاؤنا في التصنيع وثائق فنية مُفصّلة، تشمل التكوينات الميكانيكية والمخططات الكهربائية.
تحافظ كبرى الشركات المصنّعة على شهادة ISO 9001 وتُجري اختبارات مكثفة قبل الشحن. وتُسهّل خبرتها التنظيمية إجراءات الحصول على الشهادات من خلال علاقاتها الراسخة مع مختبرات الاختبار المعتمدة.
يجمع ضمان جودة الإنتاج بين الفحص اليدوي وأنظمة الاختبار الآلية للتحقق من الأداء تحت أحمال متفاوتة. نطلب نتائج اختبار موثقة تُثبت الامتثال التام للمواصفات وجميع معايير السلامة المعمول بها.
الخلاصة
تُبرِز حزم البطاريات المُخصَّصة نجاح الحلول الجاهزة. يُرسي التحديد الدقيق للمتطلبات أساس النجاح، حيث تُشكِّل أهداف الجهد، واحتياجات السعة، ومتطلبات الأمبير نقطة البداية. تُحدِّد خيارات التكوين المادي بين التصميمات التسلسلية والمتوازية والهجينة جودة الأداء وعمر التشغيل الافتراضي بشكل مباشر.
يُعد اختيار الخلايا نقطة القرار الحاسمة لأي مشروع بطارية مُخصص. تتميز خلايا أيون الليثيوم عالية الجودة من باناسونيك وسامسونج وإل جي بأداء ملحوظ في ظروف التفريغ القاسية. كما أن سمك شريط النيكل المناسب وطرق التوصيل المناسبة تمنع حدوث نقاط ساخنة خطيرة مع ضمان أقصى كفاءة لتوصيل الطاقة.
نظم إدارة البطارية تعمل هذه الأنظمة كمركز معلومات أساسي لكل حزمة مخصصة. تراقب هذه الأنظمة المعايير الحيوية وتوفر ميزات حماية بالغة الأهمية. بدون تكامل نظام إدارة البطاريات (BMS) بشكل صحيح، حتى حزم البطاريات المصممة بخبرة لا تحقق الأداء والسلامة الأمثل.
يكشف اختبار النماذج الأولية عن خصائص واقعية يستحيل التنبؤ بها من خلال التصميم النظري وحده. تُنتج هذه العملية المنهجية حلول طاقة موثوقة مُصممة خصيصًا لتلبية متطلبات تطبيقات محددة.
معايير الشهادة بما في ذلك UN38.3 و علامة CE تأكد من الامتثال للسلامة والتشغيل القانوني طوال عمر بطارية جهازك. لمشروع تصميم بطارية مخصص، تواصل معنا Large Power للاستفادة من خبرتنا الممتدة لأكثر من 20 عامًا في مختلف الصناعات في التعامل مع هذه المتطلبات الفنية المعقدة.
الأسئلة الشائعة
س1. ما هي الاعتبارات الرئيسية عند تصميم حزمة بطارية مخصصة؟ العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها هي متطلبات الجهد والسعة، وقيود الحجم المادي، والظروف البيئية، ومواصفات السلامة، ومتطلبات الامتثال التنظيمي. يُعدّ تحديد هذه المعايير بدقة مسبقًا أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الأداء الأمثل.
س2. كيف تؤثر تكوينات الخلايا المختلفة على أداء مجموعة البطارية؟ تزيد التوصيلات التسلسلية الجهد، بينما تعزز التوصيلات المتوازية السعة. توفر التصميمات الهجينة المتسلسلة المتوازية مرونةً لتحقيق أهداف محددة للجهد والسعة. يؤثر الترتيب المادي (مكعب، متداخل، أو دائري) على الإدارة الحرارية وتعقيد التصنيع.
س3. ما هو دور اختيار الخلية في مجموعات البطاريات المخصصة؟ اختيار الخلايا المناسبة أمر بالغ الأهمية. تُقدم كبرى الشركات المُصنِّعة، مثل باناسونيك وإل جي وسامسونج، خلايا تتميز بخصائص أداء مُتميزة. يُعدّ توافق درجات الخلايا وتركيبها الكيميائي أمرًا بالغ الأهمية لضمان عمر افتراضي أطول وسلامتها. عادةً ما تُوفّر الخلايا عالية الجودة كثافة طاقة وعمرًا افتراضيًا مُمتازين.
س4. لماذا يُعد نظام إدارة البطارية (BMS) مهمًا لمجموعات البطاريات المخصصة؟ يُعد نظام إدارة البطاريات (BMS) أساسيًا لمراقبة الجهد وحالة الشحن ودرجة الحرارة. فهو يوفر حمايةً بالغة الأهمية من التيار الزائد والمنخفض والدوائر القصيرة. كما تُتيح أنظمة إدارة البطاريات المتقدمة تبادل البيانات لتحسين الأداء والصيانة التنبؤية.
س5. ما هي الاختبارات اللازمة قبل الانتهاء من تصميم حزمة البطارية المخصصة؟ يُعد اختبار النماذج الأولية أمرًا أساسيًا للتحقق من صحة الأداء. ويشمل ذلك تقييم اتساق الجهد، وقدرات التعامل مع الأحمال، والأداء الفعلي في بيئات محاكاة. يساعد الاختبار التكراري والتحسين بناءً على النتائج على ضمان استيفاء التصميم النهائي لجميع المتطلبات بشكل موثوق.
