رفع مشکلات رایج باتری‌های الکتریکی 48 ولتی

تشخیص خرابی‌های شارژ در سیستم‌های باتری الکتریکی 48 ولتی

علائم رایج خرابی شارژ: عدم شارژ یا حفظ ضعیف شارژ

مشکل نگه داشتن بار در این باتری‌های الکتریکی 48 ولتی معمولاً به چند شکل ظاهر می‌شود. برخی باتری‌ها فقط سریع تخلیه می‌شوند و در کمتر از نیم ساعت نیمی از توان خود را از دست می‌دهند، در حالی که برخی دیگر حتی پس از شارژ کامل به ولتاژ کامل نمی‌رسند. با توجه به تحقیقات انجام‌شده در سال 2023 درباره عمر باتری، حدود 38 مورد از هر 100 مشکل به دلیل عدم تعادل سلول‌ها درون بسته باتری رخ می‌دهد. سایر موارد معمولاً زمانی اتفاق می‌افتد که مواد داخل الکترودها با گذشت زمان شروع به تخریب می‌کنند. اگر فردی زودهنگام متوجه مشکلی شود، ممکن است متوجه چشمک‌های غیرعادی چراغ‌های شارژر با الگوی خطا شود یا ببیند که ترمینال‌های باتری هنگامی که باید کاملاً شارژ شده باشد، تنها به حدود 45 ولت می‌رسند.

نحوه تست کردن شارژر، کابل‌ها و اتصالات با استفاده از ولت‌متر

فرآیند سیستماتیک تست ولتاژ به شناسایی قطعات معیوب کمک می‌کند:

دنبال کردن این توالی عیب‌یابی:

1. اندازه‌گیری خروجی شارژر در حالت بدون بار با استفاده از یک ولت‌متر دسته‌بندی‌شده CAT III
2. بررسی ولتاژ ترمینال ۳۰ دقیقه پس از پایان شارژ
3. آزمون تداوم اتصال در سوکت‌های شارژ

بر اساس یک تحلیل ذخیره‌سازی انرژی در سال ۲۰۲۴، ۶۲ درصد از شکست‌های گزارش‌شده «شارژر» در واقع ناشی از اتصال‌های اندرسون خورده‌شده است، نه نقص در خود شارژر.

اطمینان از سازگاری باتری الکتریکی 48 ولت و شارژر

تطابق ولتاژ به تنهایی برای شارژ قابل اعتماد کافی نیست. عوامل کلیدی سازگاری شامل:

• الگوریتم شارژ (CC/CV در مقابل پالس)
• جریان حداکثری (به عنوان مثال مشخصه‌های 10A در مقابل 15A)
• تنظیمات جبران دمایی

استفاده از شارژرهای نامتناسب باعث تسریع کاهش ظرفیت تا ۱۹٪ در هر سیکل می‌شود، بر اساس داده‌های آزمون الکتروشیمیایی.

استراتژی تشخیص اول: تشخیص خطاها با استفاده از قطعات تعویضی

رویکرد حذف مرحله‌ای را اتخاذ کنید تا از تعویض‌های غیرضروری جلوگیری شود:

1. شارژر مشکوک را با یک مدل تأییدشده ۴۸ ولتی جایگزین کنید
2. از کابل‌های اصلی سازنده (OEM) عبور کنید و به جای آن از متصل‌کننده‌های با قابلیت اطمینان بالا XT90 استفاده کنید
3. ماژول‌های باتری را به صورت جداگانه و در سطح سلول تست کنید

این روش نشان می‌دهد که ۴۱٪ از قطعاتی که در ابتدا به عنوان معیوب علامت‌گذاری شده‌اند، در شرایط کنترل‌شده عملکرد طبیعی دارند و این امر باعث کاهش تعویض‌های بی‌مورد قطعات می‌شود.

کاهش عملکرد باتری و محدودیت‌های عمر مفید در باتری‌های الکتریکی ۴۸ ولتی

علائم پیری: کاهش برد، از دست دادن توان و زمان شارژ طولانی‌تر

در طول زمان، بیشتر باتری‌های الکتریکی 48 ولتی با کاهش محسوسی در عملکرد، نشانه‌های پیری خود را نشان می‌دهند. عموماً مردم متوجه می‌شوند که برد وسیله نقلیه بین ۱۵ تا ۲۵ درصد کمتر شده است، همچنین شتاب‌گیری وسیله نقلیه با بار سنگین‌تر کندتر می‌شود. زمان شارژ نیز بیشتر می‌شود. آنچه در پس این اتفاقات رخ می‌دهد، «کاهش ظرفیت» نام دارد؛ به این معنا که مواد شیمیایی داخل باتری به مرور زمان توانایی خود در نگهداری انرژی را از دست می‌دهند. علائم دیگری که باید به آنها توجه کرد شامل کاهش ناگهانی ولتاژ در حین استفاده شدید یا عدم رسیدن باتری به شارژ کامل حتی پس از چندین ساعت متصل بودن به شارژر مناسب است.

درک تخریب شیمیایی در باتری‌های لیتیوم-یون 48 ولتی

اساساً سه روش وجود دارد که باتری‌های لیتیوم یون در طول زمان از بین می‌روند. اول این پدیده به نام لایه فصل مشترک الکترولیت جامد یا لایه SEI است که همیشه در حال رشد است و لیتیوم فعال داخلی را از بین می‌برد. سپس ذرات الکترود ترک خورده و از هم جدا می‌شوند که این امر نیز چندان مطلوب نیست. و در نهایت، خود الکترولیت شروع به تجزیه می‌کند. مطالعات نشان می‌دهند که هنگامی که این سیستم‌های ۴۸ ولتی دمایی بالاتر از ۲۵ درجه سانتی‌گراد داشته باشند، لایه SEI حدود ۴۰ درصد سریع‌تر از حالت دمای ایده‌آل بین ۱۵ تا ۲۰ درجه رشد می‌کند. اگر کسی به طور منظم باتری خود را کاملاً تا پایین‌تر از ۲۰ درصد تخلیه کند چه اتفاقی می‌افتد؟ در این حالت پدیده‌ای به نام پلیت شدن لیتیوم رخ می‌دهد. اساساً، رسوبات فلزی روی الکترودها شکل می‌گیرند و از همان لحظه باتری ظرفیت کمتری داشته و مقاومت داخلی بالاتری پیدا می‌کند که باعث کاهش کارایی کل سیستم می‌شود.

عملکرد واقعی در مقابل ادعاهای تولیدکننده درباره طول عمر

در حالی که سازندگان معمولاً ادعا می‌کنند ۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ چرخه کامل (۵ تا ۸ سال)، استفاده واقعی در دنیای واقعی منجر به عمر کوتاه‌تری می‌شود:

این تفاوت‌ها ناشی از عمق تخلیه متغیر، نوسانات حرارتی و عملکرد در حالت شارژ جزئی است. حفظ سطح شارژ بین ۳۰٪ تا ۸۰٪ همراه با کنترل فعال دما می‌تواند عمر مفید را نسبت به الگوهای استفاده ساختارنیافته ۱۸ تا ۲۲٪ افزایش دهد.

بازرسی فیزیکی و صحت اتصال برای عملکرد قابل اعتماد

بررسی شارژر، کابل‌ها و اتصالات به منظور آسیب‌های قابل مشاهده

ابتدا به دقت پورت شارژر را بررسی کنید و وضعیت عایق‌بندی کابل‌ها و سیم‌های فلزی کوچک درون اتصالات را چک نمایید. زمانی که سیم‌ها ساییده می‌شوند یا تماس‌های الکتریکی از شکل خارج می‌شوند، دیگر به طور موثر انرژی را منتقل نمی‌کنند. طبق تحقیقات منتشر شده توسط Electrek در سال گذشته، حدود یک سوم مشکلات شارژ به دلیل آسیب دیدگی اتصالات یا شکستن بخش‌های سیم درونی رخ می‌دهد. برای این مرحله حتماً از یک فلاشلایت خوب استفاده کنید. نور آن را به بدنه پورت شارژر بتابانید جایی که ترک‌های میکروسکوپی تمایل به ایجاد دارند. این ترک‌های کوچک اغلب باعث نفوذ رطوبت در طول زمان می‌شوند و در نهایت منجر به خوردگی می‌گردند که هیچ‌کس نمی‌خواهد بعداً با آن دست و پنجه نرم کند.

بررسی باتری الکتریکی 48 ولت به منظور تورم، خوردگی یا نشتی

وقتی باتری‌ها شروع به متورم شدن می‌کنند، معمولاً نشانه تجمع فشار درونی از تشکیل گازهاست که به معنی آسیب دیدن سلول‌های لیتیوم یونی و نزدیک بودن آن‌ها به خرابی است. برای تشخیص مشکلات در مراحل اولیه، باید از یک ابزار غیرهادی روی بلوک‌های ترمینال عبور داده شود تا اتصالات شل پیدا شوند. این نقاط ضعیف گاهی می‌توانند مقاومت الکتریکی را به میزان قابل توجهی افزایش دهند و گاهی به حدود 0.8 اهم یا بیشتر برسند. در مورد باتری‌های قدیمی از نوع سرب-اسید شارژشونده، باید هر ماه سطح الکترولیت را بررسی کرد. اگر باقیمانده اسیدی وجود داشت، باید از محلول جوش شیرین استفاده کرده و آن را به درستی تمیز کرد. انجام این نگهداری منظم بسیار به حفظ ایمنی سیستم‌ها و جلوگیری از خرابی‌های غیرمنتظره در آینده کمک می‌کند.

تمیز کردن و نگهداری ترمینال‌ها برای اطمینان از هدایت مناسب

بر اساس یافته‌های اخیر از Energy Storage Insights در سال 2024، هنگامی که ترمینال‌ها خوردگی پیدا می‌کنند، ولتاژ سیستم می‌تواند حدود 10 تا 15 درصد کاهش یابد. قبل از شروع هرگونه کار تمیزکاری، مطمئن شوید که برق به طور کامل قطع شده باشد. یک سوهان سیمی بردارید و ترمینال‌ها را به خوبی تمیز کنید. بعد از آن، مقداری گریس دی‌الکتریک روی آن‌ها بزنید تا از اکسیداسیون جلوگیری شود. هنگام نصب مجدد تمام قطعات، فراموش نکنید که اتصالات را با گشتاوری مطابق توصیه‌های سازننده محکم کنید. اکثر سیستم‌های 48 ولتی معمولاً به گشتاوری بین 5 تا 7 نیوتن‌متر نیاز دارند. با توجه به داده‌های صنعتی، افرادی که به درستی از ترمینال‌های خود مراقبت می‌کنند، معمولاً عمر باتری‌هایشان 18 تا حتی 24 ماه بیشتر طول می‌کشد، به ویژه در سیستم‌هایی که باتری‌ها به طور مکرر شارژ و دشارژ می‌شوند.

اختلالات BMS و گرمایش بیش از حد: مسائل حیاتی ایمنی و عملکرد

نقش سیستم مدیریت باتری (BMS) در محافظت از باتری‌های الکتریکی 48 ولتی

سیستم مدیریت باتری، یا به اختصار BMS، مانند مغز پشت باتری‌های الکتریکی 48 ولتی عمل می‌کند. این سیستم سطح ولتاژ، دمای سلول‌ها و جریان عبوری از آن‌ها را زیر نظر دارد. این سیستم به حفظ تعادل بین سلول‌ها کمک می‌کند، از شارژ بیش از حد یا تخلیه کامل جلوگیری می‌کند و در برابر پدیده‌ای به نام گرمایش خودبه‌خودی (thermal runaway) مقاومت می‌کند. گرمایش خودبه‌خودی زمانی رخ می‌دهد که باتری‌ها شروع به گرم شدن بدون کنترل می‌کنند و موقعیت‌های خطرناکی ایجاد می‌شوند. هنگامی که BMS به درستی کار نکند، اجازه می‌دهد سلول‌ها خارج از محدوده ایمن عملکرد خود کار کنند. این موضوع نه تنها باعث عملکرد ضعیف‌تر باتری نسبت به انتظار می‌شود، بلکه نگرانی‌های جدی درباره ایمنی نیز به همراه دارد.

رفع اشکالات BMS: رویه‌های ریست و علائم هشدار

وقتی در سیستم مدیریت باتری (BMS) مشکلی پیش می‌آید، معمولاً نشانه‌های آشکاری وجود دارد. سیستم ممکن است ناگهان خاموش شود، اعداد شارژ عجیب و غریبی را روی نمایشگر نشان دهد یا پیام خطایی مانند "Overvoltage Protection Triggered" را نمایش دهد. اگر این اتفاق افتاد، در اولین قدم سعی کنید یک ریست سخت انجام دهید. باتری را کاملاً خارج کنید و حدود ده دقیقه آن را قطع نگه دارید. این کار اغلب باعث رفع مشکلات موقتی می‌شود که این اختلالات را ایجاد می‌کنند. پس از ریست کردن، ابزارهای تشخیصی را بردارید و بررسی کنید که BMS تا چه حد به درستی با شارژر ارتباط برقرار می‌کند. همچنین مهم است که تفاوت ولتاژ بین سلول‌ها در هر گروه را بررسی کنید. هر مقدار بیش از نیم ولت مثبت یا منفی ممکن است نشانهٔ مشکلات بزرگتری باشد که نیاز به توجه دارند.

تشخیص و واکنش به یک باتری الکتریکی 48 ولتی که داغ کرده است

علائم داغ کردن شامل دمای بدنه بالاتر از 50 درجه سانتی‌گراد (122 درجه فارنهایت)، سلول‌های متورم شده یا بوی سوختگی است. اقدامات فوری باید شامل:

• قطع باتری از بار
• انتقال آن به یک سطح غیرقابل اشتعال
• اجازه خنک‌سازی غیرفعال (هرگز در آب فرو نبرید)

اگر پس از خنک‌سازی، داغ شدن ادامه یابد، احتمالاً آسیب داخلی رخ داده و ارزیابی توسط متخصص لازم است.

جلوگیری از فرار حرارتی از طریق تهویه و رعایت روشهای صحیح استفاده

تحقیقات در زمینه مدیریت حرارتی نشان می‌دهد که حفظ دمای محیطی در حدود ۳۵ درجه سانتی‌گراد یا تقریباً ۹۵ درجه فارنهایت، شانس وقوع حرکت گرمازای نامحدود را حدود ۷۰ تا ۷۵ درصد کاهش می‌دهد. اطمینان حاصل کنید که حداقل فاصله سه اینچی در اطراف باتری‌ها وجود داشته باشد تا هوا بتواند به‌درستی جریان یابد. شارژ باید در مکان‌هایی با تهویه مناسب و نه در فضاهای تنگ انجام شود. همچنین اجزای BMS که با فناوری MOSFET بهبود یافته‌اند قابل توجه هستند، زیرا معمولاً حرارت را بسیار بهتر از انواع استاندارد تحمل می‌کنند. ماژول‌های آسیب‌دیده باتری باید به‌سرعت تعویض شوند تا مشکلات به سایر بخش‌های سیستم گسترش نیابد. برای سیستم‌هایی که تحت بار سنگین و طولانی کار می‌کنند، راه‌حل‌های خنک‌کنندگی مایع برای BMS ممکن است در مواقع افزایش تقاضا لازم باشد تا عملکرد سیستم بدون مشکل ادامه یابد.

زمان تعمیر، تعویض یا ارتقاء سیستم باتری الکتریکی ۴۸ ولتی شما

چارچوب تصمیم‌گیری: شارژر معیوب در مقابل باتری در حال خرابی

قبل از قضاوت دربارهٔ تخلیه باتری، ابتدا سیستم شارژ را بررسی کنید. طبق تحقیقات اخیر سال گذشته، حدود ۴۰ درصد از مشکلاتی که مردم به باتری نسبت می‌دهند، در واقع ناشی از شارژرهای معیوب یا کابل‌های خراب هستند. یک ولت‌متر بردارید و مقدار ولتاژ تحویلی شارژر را اندازه‌گیری کنید. مدل‌های خوب ۴۸ ولتی معمولاً حین شارژ بین ۵۴ تا ۵۸ ولت باقی می‌مانند. اگر مقادیر اندازه‌گیری شده نوسان داشته باشند یا پایین‌تر از ۴۸ ولت بیفتند، زمان آن رسیده که تعویض شارژر را در نظر بگیرید. هنگام بررسی خود باتری‌ها، مدت زمان کارکرد واقعی آن‌ها را با زمان تازه بودنشان مقایسه کنید. وقتی عملکرد به زیر ۷۰ درصد مشخصات اولیه برسد، احتمالاً شیمی داخلی باتری شروع به تخریب دائمی کرده است.

تحلیل هزینه-فایده تعمیر، تعویض یا ارتقاء سیستم

وقتی ظرفیت باتری به زیر ۶۰ درصد کاهش یابد یا اختلاف ولتاژ بین سلول‌ها بیش از ۰٫۵ ولت باشد، معمولاً تعمیر دیگر از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه نیست. بیشتر افراد زمانی تصمیم به تعویض سیستم می‌گیرند که یک باتری تازهٔ ۴۸ ولتی بتواند آن‌ها را به حدود ۸۰ درصد از عملکرد اولیه بازگرداند، بدون اینکه هزینه‌ای بیش از نصف هزینهٔ اولیهٔ کل سیستم پرداخت کنند. سیستم‌هایی که از سه سال فراتر رفته‌اند، معمولاً از جایگزینی با باتری‌های LiFePO4 سود می‌برند. این باتری‌ها عمری تقریباً دو برابر گزینه‌های سنتی دارند، هرچند ۳۰ درصد گران‌تر هستند. طراحی‌های جدید باتری ماژولار نیز وضعیت را تغییر داده‌اند. به جای دور انداختن کل بسته باتری در صورت خرابی، تکنسین‌ها اکنون می‌توانند تنها ماژول معیوب ۱۲ ولتی را تعویض کنند. این روش به مرور زمان هزینه‌های نگهداری را حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد کاهش می‌دهد.

روند: طراحی باتری الکتریکی ماژولار ۴۸ ولتی که نگهداری را ساده‌تر می‌کند

موج جدید سیستم‌های 48 ولتی شروع به شامل شدن سلول‌های کارتریجی قابل تعویض کرده است که تعمیرات را بسیار سریع‌تر کرده و زمان توقف را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهد. به عنوان مثال، در یک سیستم ماژولار از یک تولیدکننده بزرگ، طراحی به این صورت است که تکنسین‌ها بتوانند سلول‌های جداگانه را در عرض حدود 8 دقیقه تعویض کنند. این موضوع بهبودی بزرگی نسبت به بسته‌های قدیمی جوش‌خورده است که برای تعمیر آن‌ها بیش از دو ساعت زمان لازم بود. از نظر عملی، این به معنای کاهش ضایعات است، چرا که اکثر افراد فقط حدود یک چهارم کل باتری را هنگام انجام کارهای نگهداری نیاز به تعویض دارند. علاوه بر این، این سیستم‌ها تمایل دارند 3 تا 5 سال اضافی دوام بیاورند، چون می‌توان آن‌ها را قطعه‌قطعه ارتقا داد، نه اینکه مجبور باشند همه چیز را یک‌جا تعویض کنند.