ביישומים בעלי עוצמה גבוהה כמו אופנועים חשמליים, אופניים אלקטרוניים, כלים תעשייתיים ומערכות אנרגיה מתחדשת, לעיתים קרובות עדיף הגדרת סוללה של 72 וולט על יכולתו לספק מומנט גבוה יותר, ליעילות מוגברת ולהפחתת הפסדי ההולכה. בניית מערכת 72 וולט דורשת לא רק את המספר הנכון של הסוללות אלא גם הבנה מדויקת של אופן התצורות של סוללות משפיעות על המתח, הקיבולת והבטיחות.
משתמשים רבים מניחים שהשגת 72V היא פשוט עניין של ערימת סוללות. עם זאת, ללא ידיעה נכונה של סדרות וקשרים מקבילים-וההשפעה של מפרטי הסוללה כמו דירוג זרם, עמידות פנימית וכימיה-המערכת עשויה להיות בביצועים או להשפיל בטרם עת. תצורת מתח ותצורה נוכחית נכונה קובעת ישירות את הביצועים, אריכות החיים והאמינות.
יסודות תצורת סוללה: סדרה לעומת מקבילה
לעצב אחבילת סוללה 72Vראשית צריך להבין שתי שיטות חיבור בסיסיות: סדרה ומקביל.
- חיבור סדרה: חיבור המסוף החיובי של סוללה אחת לטרמינל השלילי של הבא. בסדרה, המתחים מסתכמים, אך קיבולת השעה (AH) נותרה זהה. זוהי השיטה המשמשת להגברת מתח המערכת הכולל.
- חיבור מקביל: חיבור כל המסופים החיוביים יחד וכל המסופים השליליים יחד. במקרה זה, המתח נשאר קבוע, אך הקיבולת (AH) עולה. שיטה זו משמשת כאשר יש צורך בפלט זרם זמן רב יותר או גבוה יותר.
מכיוון שהמטרה היא להגיע ל- 72V, יש לחבר את הסוללות בסדרה.
אפשרויות מתח: השוואה בין תצורות סוללה של 6V ו- 12V
בדרך כלל ישנן שתי גישות להרכבת מערכת 72 וולט באמצעות סוללות מחוץ למדף: עם יחידות 6V או 12V.
- באמצעות סוללות 6V:
השגת 72V דורשת 12 סוללות בסדרה (6V × 12=72 V).
- באמצעות סוללות 12 וולט:
נדרשים רק 6 סוללות בסדרה (12V × 6=72 V).
השוואה מעשית
סוללות 12 וולט:
- דורשים פחות יחידות ופחות קשרים, מה שמפחית את המורכבות ואת הפוטנציאל לתקלות חיווט.
- בדרך כלל מציעים יכולת פריקה זרם גבוהה יותר, מה שהופך אותם למתאימים יותר לעומסים בעלי עוצמה גבוהה כמו מנועים או ממירים.
סוללות 6V:
- לעתים קרובות פחות יקר, במיוחד בפורמטים של חומצת עופרת עמוקה.
- הציעו מגוון רחב יותר של אפשרויות מבחינת גורם צורה וגמישות החלפה.
- עשוי להתאים טוב יותר למשתמשים עם גישה למלאי בעלות נמוכה או עודפים.
הבחירה בין סוללות 6V ו- 12V תלויה באילוצי שטח, דרישות זרם המערכת והעדפות תחזוקה. עם זאת, עבור מרבית מבני הסוללות של 72 וולט DIY, סוללות 12 וולט נפוצות יותר בגלל הפשטות שלהן ותאימות טובה יותר למערכות רכב חשמלי.
חישוב ליבה: כמה סוללות 12 וולט יגיעו ל 72V?
הנוסחה פשוטה:
מספר הסוללות=מתח יעד ÷ מתח סוללה
לסוללות 12 וולט:
72V ÷ 12V=6 סוללות (בסדרה)
כל סוללה תורמת 12 וולט, וכאשר היא מחוברת בסדרה, מתח המערכת הכולל הוא סכום כל המתחים האישיים. עם זאת, הקיבולת הכוללת נותרה זהה לזו של סוללה יחידה בשרשרת.
לדוגמה, אם לכל סוללה של 12 וולט יש קיבולת של 20AH, אז חבילת 72V השלמה תהיה 72V 20AH-Not 72V 120AH.
הבחנה זו חיונית בעת הערכת זמן ריצה של מערכת ומסירה נוכחית. אם יש צורך בקיבולת גבוהה יותר, ניתן לחבר מיתרים נוספים של סדרת 72 וולט במקביל לקנה מידה של ה- AH.
שלב אחר שלב: כיצד לחבר סוללות 6x 12 וולט בסדרה
כדי לחבר בבטחה שש סוללות 12 וולט בסדרה עבור מערכת 72V, בצע את הצעדים הבאים:
1. הכנה:
- ודא שכל הסוללות הן מאותו מותג, דגם, מתח ויכולת.
- באופן אידיאלי, הם צריכים להיות מאותו אצווה ייצור כדי להבטיח ביצועים מאוזנים והתנהגות טעינה.
2. רצף חיווט:
- חבר את המסוף השלילי (-) של סוללה 1 למסוף החיובי (+) של סוללה 2
- חבר את השלילי (-) של הסוללה 2 לחיובי (+) של הסוללה 3
- המשך בתהליך זה עד לסוללה 6, שטרמינל השלילי שלה (-) ישמש כפלט שלילי המערכת
- החיובי של סוללה 1 (+) יהיה הפלט החיובי של המערכת
3. פלט סופי:
המתח שנמדד בין החיובי של הסוללה הראשונה לשלילי הסוללה האחרונה צריך להיות בערך 72 וולט (ומעלה אם הוא טעון במלואו).
4. בדיקה כפולה:
- ודא שכל החיבורים צמודים ונטולי קורוזיה.
- השתמש בכבלים מבודדים של מד מתאים כדי לטפל בעומס הזרם הצפוי.
שיקולי מפתח בבניית מערכת סוללות 72 וולט
בעוד שחיבור שש סוללות 12 וולט בסדרות הוא פשוט מבחינה טכנית, ישנם מספר אמצעי זהירות קריטיים להבטיח בטיחות, אמינות וביצועים לטווח הארוך.
השתמש בסוללות זהות
על כל ששת הסוללות להתאים במתח, קיבולת (AH), כימיה, מותג ועדיף אצווה ייצור. וריאציות בהתנגדות פנימית או במצב בריאות יכול להוביל לטעינה ופריקה לא מאוזנת, מה שעלול לגרום ל:
- תוחלת חיי המערכת המופחתת
- השפלה מוקדמת של תאים חלשים יותר
- סיכון לבריחה תרמית במערכות מבוססות ליתיום
נוהלי טיפול בטוחים
מכלול הסוללה כרוך בסיכון משמעותי אם לא מבוצע נכון. דבק תמיד בפרוטוקולי הבטיחות הבאים:
- ללבוש כפפות מבודדות ומשקפי בטיחות כדי להגן מפני הלם חשמלי וחשיפה לחומצה (במיוחד לסוללות חומצות עופרת)
- הימנע מניצוצות ופתוח להבה ליד הגדרת הסוללה
- השתמש בכבלי מד מתאימים ובמחברים מאובטחים כדי לטפל בזרם שיא בבטחה
- ודא שהטרמינלים נקיים, צמודים ונטולי קורוזיה
תאימות מטען
נדרש מטען המדורג 72 וולט כדי לטעון את מערכת הסוללה ביעילות ובבטיחות. יֶתֶר עַל כֵּן:
- סוללות עופרת-חומצה דורשות פרופילי זרם קבוע/מתח קבוע (CC/CV) ופיצוי טמפרטורה
- סוללות ליתיום-יון או LifePo₄ דורשות אלגוריתמי מטען ספציפיים ליתיום עם ניתוק מתח קפדני ומגבלות זרם
BMS למערכות ליתיום
אם משתמשים בסוללות ליתיום, שילוב מערכת ניהול סוללות (BMS) הוא חובה. BMS איכותי מבטיח:
- טען יתר, פריקה יתר והגנה על זרם יתר
- איזון תאים במהלך מחזורי מטען
- ניטור טמפרטורה ובידוד תקלות
דילוג על BMS בהגדרות ליתיום אינו רק מסוכן אלא יכול להוביל לנזק בלתי הפיך או למפגעי בטיחות.
יישומים בעולם האמיתי של מערכות סוללות 72 וולט
תצורת 72V מאומצת באופן נרחב על פני מספר תעשיות בשל האיזון האופטימלי שלה בין רמת המתח למורכבות המערכת.
- כלי רכב חשמליים (eBike, קטנוע, אופנוע)
מרבית האופניים האלקטרוניים בעלי הביצועים הגבוהים והקטנועים החשמליים משתמשים בחבילות 72V 20AH או 72V 32AH, ומספקים מספיק מתח למנועי כוח בין 2000W ל- 5000W. הגדרה זו מבטיחה תאוצה מהירה, טווח ארוך יותר ויעילות טובה יותר בשיפועים.
- עגלות גולף
חלק מעגלות הגולף משתמשות בסוללות 4 × 12 וולט ומפצות עם ממירי דחיפה כדי להגיע ל 72 וולט, אך הדבר מציג מורכבות נוספת ואובדן חשמל. חיבור סדרה ישירה של 6 × 12V הוא בדרך כלל בטוח יותר, פשוט יותר וחזק יותר.
- ציוד תעשייתי ואחסון מתחדש
בהגדרות ביקוש גבוה כמו מערכות סולאריות מחוץ לרשת, רובוטיקה של מחסן ומערכות גיבוי, הגדרות 72 וולט ממזערות את זרימת הזרם (לעומת 48 וולט מערכות או נמוכות יותר), הפחתת גודל הכבלים והפסדים התנגדים-קריטיים במיוחד עבור פריקות משך זמן רב או מתקנים מרוחקים.
פרמטרים טכניים וחישובי אנרגיה
טווח מתח
למרות שהמתח הנומינלי הוא 72 וולט, פעולה בעולם האמיתי משתרעת על טווח:
- מערכת טעונה לחלוטין: 13.5V × 6=81 v
- ניתוק פריקה (הגנת מתח נמוך): 10.5V × 6=63 V
יש לתת דין וחשבון על טווח דינמי זה בבחירת בקרי מנוע, ממירים ומערכות הגנה מטען.
יכולת אנרגיה
תכולת האנרגיה הכוללת מחושבת כ:
אנרגיה (WH)=מתח (V) × קיבולת (AH)
דוּגמָה:
6 × 12V 100AH סוללות בסדרה → 72V 100AH = 7200 WH (7.2KWH)
זוהי האנרגיה השימושית (בכפוף ליעילות המערכת) שיכולה להניע מכשיר 1000 וואט למשך כ- 7.2 שעות בתנאים אידיאליים.
מַסְקָנָה
כדי לבנות מערכת סוללות 72 וולט באמצעות יחידות 12 וולט, אתה זקוק לשש סוללות המחוברות בסדרה. תצורה זו היא פשוטה אך דורשת משמעת טכנית בהבטחת אחידות הסוללה, חיווט נכון ופרוטוקולי בטיחות.
מעבר להגיע ל- 72V, המשתמשים חייבים לשקול גם:
- קיבולת חובה (AH) לזמן ריצה רצוי
- טען זרם, כדי לבחור סוללות מתאימות לדרג פריקה
- כימיה של סוללות, עלות איזון, ביצועים ומחזור חיים
- בטיחות המערכת, במיוחד עם תאי ליתיום
במערכות מתח גבוה, פיקוח מינורי בתכנון או בהתקנה יכול להשפיע באופן משמעותי על הביצועים או הבטיחות. בין אם לצורך הובלה חשמלית או אחסון נייח, תכנון מהורהר ורכיבים באיכות גבוהה אינם ניתנים למשא ומתן.
על המחבר
GEB הוא מותג של ג'נרל אלקטרוניקה טכנולוגיה ושות 'בע"מ GEB היא מובילהיצרן סוללות ליתיום eBikeבסין, תוך התמקדות בסוללות ליתיום לאופניים חשמליים ומתן פתרונות סוללות אופניים חשמליים מתקדמים 72 וולט. GEB, שנוסדה בשנת 2009 ובסיסה בשנזן, צמחה למותג מהימן בענף עם יותר מ -180 עובדים ומכירות שנתיות של יותר מ -30 מיליון דולר.
כיצרנית סוללות מקור ישיר, GEB מבטל את הצורך במתווכים, ומציע תמחור תחרותי ממקור ראשון תוך הבטחת אספקת סוללות באיכות גבוהה ויציבה. עם יכולות עיצוב והרכבה של חבילות פנים-פנים, יחד עם שרשרת אספקה שלם במעלה הזרם והזרם, GEB מספקת פתרונות סוללות סוהרים בהתאמה אישית מלאה מתאים למוצרי קצה. בין אם אתם בונים רכב חשמלי או מפתחים פרויקט OEM בקנה מידה גדול, GEB מספק את המומחיות הטכנית, חוזק הייצור ואת אמינות האספקה לעמוד ביעדי הביצועים והעלות שלכם.
