ما الذي يجب مراعاته عند اختيار شاحن بطارية؟

اختيار شاحن البطارية هو عملية تقنية تؤثر بشكل مباشر على عمر البطاريات وكفاءة الشحن واستقرار تشغيل الأنظمة المتصلة. تتطلب أنواع البطاريات المختلفة (AGM، جل، ليثيوم، مغمورة، إلخ) خصائص شحن مختلفة، وقد يؤدي اختيار شاحن غير مناسب إلى فقدان دائم للسعة، أو ارتفاع درجة الحرارة، أو الكبريتة، أو تعطل البطارية تمامًا. لذلك، فإن التقييم الصحيح لسعة البطارية وسيناريو الاستخدام وجهد الشحن والقيمة الحالية وميزات الأمان أمر بالغ الأهمية لتمديد عمر البطارية وتقليل تكاليف الطاقة.

ما هو شاحن البطارية وما وظيفته؟

شاحن البطارية هو جهاز إلكتروني يعمل على الحفاظ على قابلية استخدام البطارية عن طريق إعادة شحن الطاقة المخزنة فيها. نظرًا لأن البطاريات تخزن الطاقة من خلال تفاعلات كيميائية، يجب شحنها على فترات منتظمة بتيار مباشر وبمستويات جهد مناسبة. يقوم الشاحن بتحويل التيار الكهربائي إلى شكل التيار المباشر الذي تتطلبه البطارية وينقله إلى البطارية بطريقة محكومة.

لا تقتصر وظيفة أجهزة الشحن الحديثة على توفير الطاقة فحسب، بل إنها تمنع الشحن الزائد للبطارية، وتراقب التغيرات في درجة الحرارة، وتضبط تيار الشحن تدريجياً، وتطبق الشحن العائم (الاستعداد) للحفاظ على البطارية في مستوى صحي. لذلك، يمكن لجهاز الشحن المختار بشكل صحيح أن يطيل عمر البطارية بنسبة تصل إلى 200٪ ويزيد من كفاءة النظام بشكل كبير.

أهمية التوافق بين الشاحن ونوع البطارية

يختلف التركيب الكيميائي لكل نوع من أنواع البطاريات، وهذا التركيب هو الذي يحدد خوارزمية الشحن. على سبيل المثال، تتطلب بطاريات AGM والهلامية شحنًا دقيقًا بتيارات منخفضة، بينما تتمتع البطاريات الرطبة بقدرة تحمل أكبر للشحن. من ناحية أخرى، تتطلب بطاريات الليثيوم دعمًا من نظام إدارة البطارية (BMS) قادرًا على موازنة الخلايا. لذلك، من الضروري أن يكون الشاحن مناسبًا لنوع البطارية.

عند اختيار شاحن البطارية، يجب الانتباه إلى قيم “جهد الشحن الموصى به” و”تيار الشحن الأقصى” الموضحة على الملصق الفني للبطارية. قد يؤدي اختيار الشاحن غير المناسب إلى ارتفاع درجة حرارة البطارية أو انبعاث غازات منها أو فقدانها لقدرتها.

كيفية اختيار قيم جهد الشحن والتيار؟

يجب أن يكون جهد الشحن متوافقًا مع جهد التشغيل الاسمي للبطارية. على سبيل المثال:

• بطارية 12 فولت → نطاق شحن 14.2-14.8 فولت
• بطارية 24 فولت → نطاق شحن 28.4-29.6 فولت
• بطارية 48 فولت → نطاق شحن 56.8-59.2 فولت

يجب أن تكون القيمة الحالية عمومًا بين 10 و20٪ من سعة البطارية. بالنسبة لبطارية 100 أمبير ساعة، فإن الشحن بتيار 10 أمبير إلى 20 أمبير مناسب. يوفر التيار الأعلى شحنًا أسرع ولكنه يقصر من عمر البطارية، بينما يطيل التيار الأقل من وقت الشحن.

تحديد حجم الشاحن وفقًا لسعة البطارية

مع زيادة سعة البطارية، يصبح وقت الشحن وقوة الشاحن عاملين مهمين أيضًا. قد يؤدي اختيار الشواحن غير المناسبة إلى منع البطارية من الشحن الكامل أو، على العكس، إلى تقصير عمرها بسبب الحمل الزائد. على سبيل المثال، قد يستغرق شحن بطارية 200 أمبير ساعة باستخدام شاحن 5 أمبير أكثر من 30 ساعة، وهو أمر غير عملي.

يعد الحجم الصحيح أحد أهم معايير الاختيار من حيث إدارة الطاقة وصحة البطارية.

التحكم التلقائي في الشحن (مراحل التعويم / السعة / الامتصاص)

تقوم الشواحن عالية الجودة بعملية الشحن على ثلاث مراحل رئيسية:

• الشحن السريع: يتم شحن البطارية بسرعة إلى حوالي 80٪ من سعتها.
• رسوم الاستيعاب: يتم استكمال الـ 20٪ المتبقية بشكل أبطأ وبطريقة منظمة.
• شحن عائم: بعد وصول البطارية إلى الشحن الكامل، يتم تطبيق شحن مستمر بجهد منخفض لأغراض الحماية.

يمكن لأجهزة الشحن التي لا تدعم هذا الخوارزمية أن تقصر عمر البطارية بسرعة.

ميزات حماية البطارية: حماية من الشحن الزائد والسخونة الزائدة وقصر الدائرة الكهربائية

سلامة البطارية أمر ضروري ليس فقط لأداء البطارية ولكن أيضًا لسلامة المستخدم. يجب أن يحتوي الشاحن على الأقل على ميزات الحماية التالية:

• حماية من الشحن الزائد
• حماية من التيار الزائد
• حماية من قصر الدائرة
• مستشعر درجة الحرارة وقاطع حراري

قد تتسبب أجهزة الشحن المستخدمة دون هذه التدابير الوقائية في انتفاخ البطارية أو انبعاث غازات منها أو تشكل خطرًا للحريق.

اختيار جهاز الشحن بناءً على سيناريو الاستخدام (مركبة، UPS، طاقة شمسية، بحرية، إلخ)

يتطلب كل نوع من أنواع الأنظمة ملف تعريف شحن مختلف. على سبيل المثال:

• بطاريات المركبات: يجب أن تدعم الشحن السريع وتيار بدء التشغيل العالي.
• أنظمة UPS: يعد الشحن العائم غير المنقطع معيارًا مهمًا.
• أنظمة الطاقة الشمسية: توفر وحدات التحكم في الشحن الشمسي MPPT مزايا عديدة.
• الأنظمة البحرية: مقاومة الملح والرطوبة عاملان حاسمان.

عند اختيار شاحن البطارية، يجب أخذ بيئة الاستخدام ودورة تشغيل الجهاز في الاعتبار.

سرعة شحن البطارية وحساب وقت الاستعداد

يمكن حساب وقت الشحن باستخدام الصيغة التالية:

وقت الشحن (ساعات) = سعة البطارية (أمبير ساعة) / تيار الشحن (أمبير)

على سبيل المثال، بطارية 100 أمبير ساعة مع شاحن 10 أمبير → 10 ساعات من وقت الشحن.

الشحن السريع قد يتلف البطارية، بينما الشحن البطيء يقلل من كفاءة التشغيل.

الاختلافات بين الشواحن المحمولة والمكتبية والصناعية

أجهزة الشحن المحمولة خفيفة الوزن ومصممة للاستخدام العملي؛ وعادة ما يفضلها سائقو السيارات والمخيمون. أجهزة الشحن المكتبية شائعة في ورش العمل ومناطق الصيانة. من ناحية أخرى، تدعم أجهزة الشحن الصناعية بطاريات عالية السعة ومصممة للعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.

نصائح لإطالة عمر البطارية عن طريق اختيار الشاحن المناسب

لإطالة عمر البطارية:

• يجب اختيار جهد الشحن والتيار المناسبين للبطارية.
• يجب أن يدعم الشاحن الشحن العائم.
• ينبغي تفضيل النماذج المزودة بحماية ضد الشحن الزائد والسخونة الزائدة.
• يجب شحن البطارية بالكامل بانتظام.
• يجب الحفاظ على درجة حرارة النظام تحت السيطرة.

عند تنفيذ هذه الخطوات، تزداد بشكل كبير دورة حياة البطارية وكفاءتها واستقرارها التشغيلي.