دليل اختيار حزمة البطاريات البديلة: كيف تعمل الجهد والسعة ونظام إدارة البطارية (BMS) والموصلات معًا فعليًّا

بعد سنوات من العمل في مجال البطاريات البديلة، لاحظنا أمرًا مثيرًا للاهتمام.

يأتي إلينا العديد من العملاء بقائمة مفصلة للمكونات (BOM): الجهد، السعة، نوع الموصل، بل وحتى طرازات الخلايا — وكل شيء يبدو دقيقًا.
ولكن عندما نسأل لماذا لماذا تم اختيار هذه المعايير؟ فإن الإجابة غالبًا ما تكون:

«هذا ما استخدمته البطارية الأصلية.»

إن نسخ التصميم الأصلي قد يكون ضروريًّا أحيانًا — لكنه لا ينبغي أن يكون تلقائيًّا.

ماذا لو احتوى تصميم الشركة المصنِّعة الأصلية (OEM) على تنازلات؟
ماذا لو كانت بعض المكونات غير متوفرة حاليًّا؟
ماذا لو لم تعد متطلبات تطبيقك الفعلي تتطلب هذا التكوين؟

الاختيار الحقيقي للبطارية ليس تكرارًا.
بل هو فهم كيفية تأثير كل معلمة على غيرها — وتحسين النظام ككل.

في هذا الدليل، سنستعرض العناصر الأربعة الأساسية لأي حزمة بطارية بديلة:

• الجهد الكهربائي

• السعة

• BMS

• الموصل والتواصل

فهي لا توجد بشكل مستقل. وبمجرد أن تفهم أي معلمة تُحدِّد أي معلمة أخرى، تتوقف عن كونك «مورد بطاريات» وتبدأ في التصرف كشريك فني.

---

١. الجهد يأتي أولًا — ولا مجال للمفاوضة هنا

دعونا نوضح الأمر:

الجهد هو المعلمة الوحيدة في البطاريات البديلة التي لا تسمح تقريبًا بأي مرونة.

وتتطلب المحركات جهدًا محددًا للوصول إلى السرعة المُصنَّفة.
وتعمل لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) ضمن نطاقات جهد ثابتة.

تغذية جهاز بجهد 24 فولت بدلًا من 12 فولت تؤدي عمليًّا إلى تلفه.
محاولة تشغيل نظام بجهد 48 فولت باستخدام جهد 36 فولت قد تؤدي إلى فشل عملية التشغيل بالكامل.

وحيث تحدث الالتباسات عادةً بين:

• الجهد الاسمي (3.6 فولت / 3.7 فولت لأنودات الليثيوم نيكل منغنيز كوبالت (NMC)، و3.2 فولت لأنودات الليثيوم حديد الفوسفات (LFP))

• جهد الشحن الكامل (4.2 فولت لأنودات الليثيوم نيكل منغنيز كوبالت (NMC)، و3.65 فولت لأنودات الليثيوم حديد الفوسفات (LFP))

إذا كان الحزمة الأصلية تستخدم كيمياء الليثيوم نيكل منغنيز كوبالت (NMC) وقمت باستبدالها بكيمياء الليثيوم حديد الفوسفات (LFP)، فقد يفسِّر الشاحن والجهاز الجهد الأقل عند الشحن الكامل على أنه «البطارية غير مشحونة بالكامل».

وهذا ليس مشكلة في الكيمياء — بل هي مشكلة في توافق النظام.

نصيحة احترافية

عندما يسأل العملاء عما إذا كان ارتفاع الجهد يُوفِّر طاقة أكبر، فإن إجابتنا دائمًا تكون:

نعم، من الناحية التقنية — ولكن ذلك يسري فقط إذا تم التحقق من مواصفات ترانزستورات MOSFET، والمكثفات، وحدود الشاحن، وعتبات الحماية. أما رفع الجهد دون تحققٍ دقيقٍ فيُسبِّب غالبًا مخاطر خفية تتعلَّق بالموثوقية.

---

٢. السعة: الأكبر ليس بالضرورة الأفضل — بل الأفضل هو التوافق الأمثل

تُباع السعة بسهولة لأنها تترجم مباشرةً إلى مدة التشغيل.

ولكن من المنظور الهندسي، فإن السعة مقيدة بعاملَين:

المساحة المادية

لا تتسع comparments البطاريات.
لزيادة السعة، يمكنك إما أن:

• تنتقل إلى خلايا ذات كثافة طاقة أعلى

• تُغيّر العامل الشكلي

• تقبل حقيقة أن البطارية ببساطة لن تتناسب مع المقصورة

لا يوجد سحر في هذا الأمر.

قدرة التفريغ (معدل C)

هذا هو المكان الذي تفشل فيه العديد من مشاريع الاستبدال.

الخلايا المتوازية لا تزيد السعة فحسب، بل تتشارك أيضًا في التيار.

مثال:

التصميم الأصلي:
خلتان بسعة ٢٥٠٠ ملي أمبير في الساعة لكل منهما، موصلتان على التوازي
كل خلية مُصنَّفة بتيار مستمر قدره ١٠ أمبير → التيار المستمر الكلي = ٢٠ أمبير

محاولة الاستبدال:
خلية واحدة سعتها ٥٠٠٠ ملي أمبير في الساعة
مُصنَّفة بتيار مستمر قدره ١٥ أمبير فقط

نفس السعة. لكن إمداد الطاقة أقل.

ما النتيجة؟ انخفاض الجهد، والإجهاد الحراري، وعمل غير مستقر.

نصيحة احترافية

بدلًا من أن نسأل:

«ما السعة المطلوبة؟»

نطرح السؤال التالي:

• ما التيار التشغيلي العادي؟

• وما التيار الأقصى؟

• كم تدوم الحمولة العالية؟

إن ملفات الحمولة الفعلية أهمُّ بكثيرٍ من أرقام الملي أمبير-ساعة الظاهرة.

---

٣. الموصلات: التوصيل المادي سهلٌ — أما الاتصال فهو العائق الحقيقي.

تتكوَّن واجهات البطاريات من طبقتين:

طبقة الفيزياء

نوع الموصل، وترتيب الدبابيس، واتجاه خروج الكابل.

وباستخدام العيِّنات، يكون هذا عادةً أمرًا مباشرًا.

طبقة الاتصال (وهذه هي المرحلة التي تتوقف عندها المشاريع عادةً)

غالبًا ما تحتوي الأجهزة الحديثة — مثل المكانس الكهربائية وأدوات التشغيل الكهربائية ومعدات الحدائق — على خطوط بيانات بالإضافة إلى الطرفين الموجب والسالب.

وتُستخدم هذه الخطوط لنقل إشارات المصادقة أو إشارات الحالة.

تقول البطارية: أنا سليمة. وقد تم تفويضي.
فيرد الجهاز: حسنًا — يُسمح لك بالتشغيل.

وإذا فشل هذا التفاهم الأولي (Handshake)، فقد تكون البطارية مشحونة بالكامل ومع ذلك لا يمكن استخدامها.

ولا يكفي في هذه الحالة الاعتماد على الجهد والسعة وحدهما لحل المشكلة.

نصيحة احترافية

وقبل إعداد العرض السعري، نقوم دائمًا بالتحقق من:

• هل توجد دبابيس اتصال؟

• نظام SMBus؟ نظم I2C؟ بروتوكول سلكي أحادي خاص؟

• هل قامت مصنعنا سابقًا بفك تشفير منصات مشابهة؟

هذا يُحدِّد ما إذا كان المشروع سيصل إلى مرحلة الإنتاج الضخم أم سيتوقف عند مرحلة النموذج الأولي.

---

4. نظام إدارة البطاريات (BMS): العقل الذي يتحكم في السلامة وعمر البطارية

يتعلَّق اختيار نظام إدارة البطاريات (BMS) دائمًا بالتوازن.

استراتيجية التوازن

بالنسبة للعبوات الصغيرة ذات اتساق الخلايا الجيد، يكفي عادةً التوازن السلبي.

أما بالنسبة للعبوات ذات عدد الخلايا المتصلة على التوالي المرتفع أو التطبيقات التي تتطلب دورات شحن وتفريغ عميقة، فإن التوازن النشط يحسِّن عمر البطارية بشكل كبير عبر الحد من انجراف الخلايا.

ميزات ذكية

إذا كنت بحاجة إلى قياس دقيق لحالة الشحن (SoC)، فستحتاج إلى حساب الكولوم.

وإذا كنت بحاجة إلى سجل الاستخدام أو التشخيصات، فستحتاج إلى نظام إدارة بطاريات (BMS) مزوَّد بالذاكرة.

عوامل الحماية

يرتبط كل معلَّمة بالظروف الفعلية:

• جهد الشحن الزائد → ورقة مواصفات الخلية

• التيار الزائد → تيار انسداد المحرك

• حدود درجة الحرارة → بيئة المستخدم النهائي

لا يوجد نظام إدارة بطاريات (BMS) عالمي «الأفضل».

بل يوجد فقط النظام الأنسب لتطبيقك.

نصيحة احترافية

نحن لا نوصي بنظام إدارة بطاريات (BMS) الأغلى ثمناً.

بل نوصي بالنظام الصحيح.

تركِّز المعدات الصناعية على المتانة.
تولي الإلكترونيات الاستهلاكية الأوروبية اهتمامًا كبيرًا بالشهادات والتدابير الاحتياطية.

أسواق مختلفة، واستراتيجيات مختلفة.

---

تدفق عملي لاتخاذ قرار استبدال البطارية

وهذا هو النهج الذي نتبعه داخليًّا في مشاريعنا:

الخطوة ١: تثبيت الجهد

التحقق من جهد الجهاز → تحديد عدد الخلايا المتصلة على التوالي → يصبح نوع الكيمياء عاملًا ثانويًّا.

الخطوة ٢: قياس المساحة المتاحة

يُحدِّد حجرة البطارية شكل الخلية:
١٨٦٥٠، ٢١٧٠٠، كيسية، أو متوازية السطوح.

الخطوة ٣: مطابقة السعة وتيار التفريغ

تقييم الطلب على الطاقة → اختيار خلايا الطاقة أو الخلايا ذات القدرة العالية → تحسين السعة ضمن الحدود المادية.

الخطوة 4: تحليل الموصلات والبروتوكولات

عدّ الأسلاك → تحديد وسيلة الاتصال → التأكُّد من قدرة فك التشفير.

الخطوة 5: تحديد منطق نظام إدارة البطاريات (BMS)

ضبط قيم الحماية → اختيار طريقة الموازنة → تهيئة البرمجيات الثابتة.

ولا نُنهي قائمة المواد (BOM) إلا بعد إنجاز هذه الخطوات.

---

أفكار ختامية

أكبر خطأ يُرتكب في مشاريع بطاريات الاستبدال هو التركيز على المواصفات الفردية بدلًا من النظام ككل.

الجهد هو الهيكل العظمي.
السعة هي العضلات.
الموصلات هي الأعصاب.
نظام إدارة البطارية (BMS) هو الدماغ.

تجاهل أيٍّ منها يؤدي إلى انخفاض الأداء.

في المرة القادمة التي يسأل فيها عميلٌ ما إذا كانت البطارية قابلةً للاستبدال، لا تُجبْ فورًا.

اعرض هذا الإطار مع العميل معًا.

عندما تتمكن من شرح لماذا كيف تعمل التكوينة — وليس فقط أنَّها ما تعمل — فإنك بذلك تنتقل من كونك موردًا إلى شريكٍ في تقديم الحلول.

وهنا تبدأ العلاقات التجارية طويلة الأمد بين الشركات.

---

إذا كنت حاليًّا تقيِّم مشروع استبدال بطارية، فلا تتردد في التواصل معنا وإرسال الرسومات أو الصور.
اتخاذ القرارات المناسبة في المراحل المبكرة يمكن أن يوفِّر شهورًا من وقت التطوير.