چرا رشته سری دچار انحراف می‌شود و متعادل‌سازی واقعاً چه کاری انجام می‌دهد

از چهار سلول با برچسب رونд ۶ در نگهدارنده چهار سلولی استفاده کنید. پیش از هر کار دیگری، هر سلول را **به صورت جداگانه و خارج از نگهدارنده** و در حالت استراحت، با دقت سه رقم اعشار اندازه بگیرید و چهار عدد را همراه با تاریخ یادداشت کنید. سپس ظرفیت واقعی هر سلول را یکی یکی اندازه بگیرید. آن را تا ۴.۲۰ ولت شارژ کنید، سی دقیقه استراحت دهید، سپس با جریان ثابت از طریق مقاومت توان تخلیه کنید و زمان را تا رسیدن به ۳.۰۰ ولت ثبت کنید. آمپرساعت برابر است با جریان ضربدر ساعت. این کار چهار جلسه طول می‌کشد و تنها راه دانستن این است که واقعاً چه دارید: عددی که روی بسته چاپ شده یک رتبه‌بندی است، نه یک اندازه‌گیری، و سلولی که دو سال در کشو مانده باشد به آن عدد نخواهد رسید. چهار ظرفیت را در دفترچه یادداشت خود به صورت جدول بنویسید. این جدول ورودی محاسبات مرحله ۳ است و در پایان مرحله ۵ آن را با نتایج خود مقایسه خواهید کرد. اگر هر چهار مقدار در محدوده چند درصد از یکدیگر باشند، پیش از ادامه عمداً رشته را نامتعادل کنید: سه تای آن‌ها را کامل شارژ کنید و چهارمی را حدود ۶۰٪ نگه دارید. برای اندازه‌گیری به یک اثر قابل مشاهده نیاز دارید و یک رشته کاملاً متعادل در یک بعدازظهر چنین اثری نخواهد داشت. هر بار یک سلول را روی شارژر قرار دهید. هرگز یک رشته سری را بدون نظارت جداگانه بر هر سلول شارژ نکنید، که کل هدف این مرحله و دلیل وجود مرحله ۵ است.

چهار سلول نگهدارنده را سری سیم‌کشی کنید و از محل اتصال هر سلول یک سیم نازک برق‌گیری بیرون بیاورید، دقیقاً مانند مرحله ۵ از پله ۳. این سیم‌های برق‌گیری راه تماشای سلول‌های منفرد در حین کار رشته هستند. کل رشته را از طریق مقاومت توان با جریان ثابت تخلیه کنید — یک آمپر کافی است و مقاومت را قابل مدیریت نگه می‌دارد. هر پنج دقیقه، **هر چهار ولتاژ سلول را به ترتیب** و همچنین مجموع ولتاژ رشته را بخوانید و آن‌ها را در یک ردیف یادداشت کنید. درست در لحظه‌ای که **هر سلول منفرد** به ۳.۰۰ ولت برسد، متوقف شوید. نه رشته؛ یک سلول. این نکته اصلی کل آزمایش است: مجموع رشته همچنان کاملاً سالم به نظر می‌رسد — چهار سلول با میانگین ۳.۴ ولت یعنی رشته‌ای با ۱۳.۶ ولت، که هیچ قطع‌کننده مبتنی بر ولتاژ کل به آن اعتراضی نمی‌کند — در حالی که یکی از سلول‌های داخل آن از قبل به کف مجازش رسیده و به زیر آن کشیده می‌شود. حالا ردیف‌هایتان را نگاه کنید. ولتاژ سلول ضعیف زود از بقیه جدا می‌شود و سپس سقوط می‌کند؛ سلول‌های قوی هنگام توقف هنوز روی فلات خود هستند. محاسبه کنید رشته چه مقدار بار تحویل داده و آن را با ظرفیت خود سلول قوی‌ترین از مرحله ۱ مقایسه کنید. تفاوت، ظرفیتی است که مالک آن هستید اما نمی‌توانید به آن برسید. تخلیه بیش از حد یک سلول لیتیومی زیر حدود ۲.۵ ولت آن را به‌طور دائم آسیب می‌زند و شارژ مجدد آن را خطرناک می‌کند. پایش سلول‌ها به‌جای مجموع احتیاط نیست؛ تنها روش درست اجرای یک رشته است.

قبل از نصب بردی که این کار را به‌طور نامرئی انجام می‌دهد، یک کانال بسازید تا ببینید چه کاری انجام می‌دهد. یک متعادل‌کننده غیرفعال واقعاً به این سادگی است. روی یک سلول، یک **مقاومت ۱۰۰ Ω به‌صورت سری با یک MOSFET با سطح منطقی** قرار دهید؛ درین به مثبت سلول و سورس به منفی سلول وصل شود. گیت را از یک کمپاراتور تغذیه کنید که هرگاه آن سلول از ولتاژ مرجع بیشتر شود روشن شود. آستانه ۴٫۱۵ ولت مناسب است که با پتانسیومتر تنظیم و با مولتی‌متر بررسی شود. از یک مقاومت ۱ وات یا بزرگ‌تر استفاده کنید: در مرحله ۳ مقدار ۰٫۱۸ وات محاسبه شد، و یک قطعه ربع‌واتی که در بسته بسته نزدیک به تمام توان نامی خود کار می‌کند ایده بدی است. ابتدا آن را روی منبع تغذیه آزمایشگاه بدون حضور سلول آزمایش کنید: ولتاژ منبع را از آستانه عبور دهید و مطمئن شوید که MOSFET روشن می‌شود و مقاومت شروع به کشیدن ۴۲ میلی‌آمپر می‌کند. جریان را اندازه‌گیری کنید و فرض نکنید؛ یک MOSFET که کاملاً روشن نیست، یک گرماکن است. حالا آن را روی سلولی که در رشته شما بالاترین ولتاژ را دارد قرار دهید و رشته را به آرامی شارژ کنید. آن سلول باید از افزایش ولتاژ بایستد تا بقیه برسند. مقاومت را گرم احساس خواهید کرد، و این گرما انرژی‌ای است که عمداً از بین می‌برید: متعادل‌سازی غیرفعال بار را از سلول پر به سلول خالی منتقل نمی‌کند، بلکه تفاوت را می‌سوزاند. چهار عدد از این‌ها، یکی برای هر سلول، یک متعادل‌کننده غیرفعال کامل است. که تقریباً همان چیزی است که در مرحله بعد روی برد قرار دارد.

برد سبز در عکس این صفحه یک سیستم مدیریت باتری 4S است و نسخه تجاری همه چیزهایی است که در مراحل 2 و 4 وجود دارد. نوار ترمینال آن **B−، سپس یک سیم برای هر اتصال سلول، سپس B+** را می‌گیرد — همان نقاط اتصالی که در کانکتور بسته باتری در پله 3 وجود دارد. سیم‌ها را با دقت و به ترتیب، از B− به بالا وصل کنید. قرار دادن سیم متعادل‌کننده روی اتصال اشتباه، ورودی یک سلول را معکوس می‌کند و برد از آن جان سالم به در نخواهد برد. قبل از وصل کردن کانکتور، هر سیم را با مولتی‌متر نسبت به B− اندازه‌گیری کنید و تأیید کنید که ولتاژها سلول به سلول افزایش می‌یابند. این بررسی را هر بار انجام دهید. این برد در سه کار زیر فعال است: - **حفاظت در برابر شارژ بیش از حد** — اگر هر سلولی از حدود 4.25 ولت عبور کند، قطع می‌شود. - **حفاظت در برابر تخلیه بیش از حد** — اگر هر سلولی به زیر حدود 2.5 ولت برسد، قطع می‌شود. این همان حفاظتی است که شما در مرحله 2 با مولتی‌متر به صورت دستی انجام می‌دادید. - **متعادل‌سازی** — مقاومت‌های کوچک در امتداد یک لبه که همان کاری را انجام می‌دهند که در مرحله 4 ساخته‌اید. رشته سلول‌ها را با نصب برد شارژ کنید و طی چند ساعت همگرایی چهار ولتاژ سلول را زیر نظر بگیرید. هنگام کار، ترموметر مادون قرمز را روی مقاومت‌های متعادل‌کننده قرار دهید؛ آنها گرم‌ترین قسمت‌های برد خواهند بود و این طبیعی است. سپس تخلیه مرحله 2 را تکرار کنید و آمپر-ساعت تحویلی را با اجرای اول مقایسه کنید. این تفاوت، پاسخ پرسشی است که این پله مطرح می‌کند، که روی میز کار خودتان اندازه‌گیری شده است. یک BMS از سلول‌ها محافظت می‌کند. اما نمی‌تواند آنها را تعمیر کند: سلولی که ظرفیتش واقعاً از بین رفته باشد، همچنان کل بسته را محدود می‌کند و هیچ میزان متعادل‌سازی این را تغییر نخواهد داد. جایگزین کردن یک سلول در بسته قدیمی با یک سلول نو، ناهمسانی را بدتر می‌کند، نه بهتر.

**انتساب، با صداقت بیان‌شده.** هیچ حق ثبت واحدی برای متعادل‌سازی سلول‌ها وجود ندارد و در اینجا نیز ادعایی مطرح نمی‌شود. این مشکل محاسباتی است — جریان یکسان، ظرفیت متفاوت — و به محض آنکه کسی سلول‌ها را به‌صورت سری قرار داد، یعنی در سال ۱۸۰۰ با پیل ولتا، شناخته شد. آنچه با یون‌لیتیوم تغییر کرد *پیامد* آن است: سلول نیکلی که بیش‌ازحد شارژ شود گاز خارج می‌کند و داغ می‌شود، در حالی که سلول لیتیومی که بیش‌ازحد شارژ شود می‌تواند همان کاری را بکند که پله ۹ توصیف می‌کند. متعادل‌سازی دیگر یک اقدام بهره‌وری نبود و به یک الزام ایمنی تبدیل شد. به همین دلیل است که اتصال‌دهنده باتری، نقاط اتصال سلولی پیدا کرد و امروز هر باتری لیتیومی فروخته‌شده یک برد محافظ درون خود دارد، در حالی که باتری نیکل‌کadmیومی هم‌دوره آن فقط سلول و ترمیستور داشت. **غیرفعال در برابر فعال.** همه آنچه اینجا آمده متعادل‌سازی *غیرفعال* است: سلول‌های پرتر را تخلیه می‌کنیم و تفاوت را هدر می‌دهیم. متعادل‌سازهای *فعال* بار را از سلول پرتر به سلول کم‌تر از طریق سلف یا ترانسفورمر منتقل می‌کنند، پس چیزی هدر نمی‌رود، و در عوض گران‌تر و پیچیده‌ترند. برای باتری ابزار چهارسلولی، نسخه غیرفعال درست است؛ برای باتری خودرو با صد سلول سری، دیگر درست نیست، زیرا انرژی هدررفته با طول رشته مقیاس می‌شود. **محدودیت‌های صادقانه.** متعادل‌سازی غیرفعال کند است، همان‌طور که پله ۳ نشان داد: ۳۰۰ میلی‌آمپرساعت عدم تعادل، هفت ساعت تخلیه طول می‌کشد. این روش فقط در بالای شارژ کار می‌کند، جایی که منحنی ولتاژ آن‌قدر تند است که سلول‌ها را از هم تشخیص دهد؛ روی سطح صاف پله ۴، اختلاف ۵۰ میلی‌ولت می‌تواند تقریباً هر اختلافی در وضعیت شارژ باشد. و نمی‌تواند عدم تطابقی را که سریع‌تر از توان تخلیه‌اش رشد می‌کند برطرف کند، که همان چیزی است که باتری پیرشده در نهایت به آن تبدیل می‌شود.