Σε εφαρμογές υψηλής ισχύος, όπως ηλεκτρικές μοτοσικλέτες, ηλεκτρονικά ποδήλατα, βιομηχανικά εργαλεία και συστήματα ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, προτιμάται συχνά μια ρύθμιση μπαταρίας 72V για την ικανότητά της να προσφέρει υψηλότερη ροπή, αυξημένη απόδοση και μειωμένες απώλειες μετάδοσης. Η οικοδόμηση ενός συστήματος 72V απαιτεί όχι μόνο τον σωστό αριθμό μπαταριών αλλά και μια ακριβή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι διαμορφώσεις της μπαταρίας επηρεάζουν την τάση, την χωρητικότητα και την ασφάλεια.
Πολλοί χρήστες υποθέτουν ότι η επίτευξη 72V είναι απλώς θέμα στοίβαξης μπαταριών. Ωστόσο, χωρίς τη σωστή γνώση των σειρών και των παράλληλων συνδέσεων-και την επίδραση των προδιαγραφών της μπαταρίας, όπως η τρέχουσα αξιολόγηση, η εσωτερική αντίσταση και η χημεία-το σύστημα μπορεί να υποβαθμίσει ή να υποβαθμιστεί πρόωρα. Η σωστή τάση και η τρέχουσα διαμόρφωση καθορίζουν απευθείας την απόδοση, τη μακροζωία και την αξιοπιστία.
Βασικές αρχές διαμόρφωσης μπαταρίας: Σειρά έναντι παράλληλου
Για να σχεδιάσετε έναΠακέτο μπαταρίας 72V, Κάποιος πρέπει πρώτα να καταλάβει δύο θεμελιώδεις μεθόδους σύνδεσης: σειρές και παράλληλες.
- Σύνδεση σειράς: Σύνδεση του θετικού ακροδέκτη μιας μπαταρίας με τον αρνητικό τερματικό του επόμενου. Σε μια σειρά, οι τάσεις προστίθενται, αλλά η χωρητικότητα AMP-Hour (AH) παραμένει η ίδια. Αυτή είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται για την αύξηση της συνολικής τάσης του συστήματος.
- Παράλληλη σύνδεση: Σύνδεση όλων των θετικών ακροδεκτών μαζί και όλων των αρνητικών τερματικών μαζί. Σε αυτή την περίπτωση, η τάση παραμένει σταθερή, αλλά η χωρητικότητα (AH) αυξάνεται. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται όταν απαιτείται μεγαλύτερος χρόνος ή υψηλότερος ρεύμα.
Δεδομένου ότι ο στόχος είναι να φτάσει το 72V, οι μπαταρίες πρέπει να συνδεθούν σε σειρά.
Επιλογές τάσης: Συγκρίνοντας τις διαμορφώσεις μπαταρίας 6V και 12V
Υπάρχουν γενικά δύο προσεγγίσεις για τη συναρμολόγηση ενός συστήματος 72V χρησιμοποιώντας μπαταρίες off-the-shelf: με μονάδες 6V ή 12V.
- Χρήση μπαταριών 6V:
Η επίτευξη 72V απαιτεί 12 μπαταρίες σε σειρά (6V × 12=72 V).
- Χρήση μπαταριών 12V:
Απαιτούνται μόνο 6 μπαταρίες σε σειρά (12V × 6=72 V).
Πρακτική σύγκριση
Μπαταρίες 12V:
- Απαιτούν λιγότερες μονάδες και λιγότερες συνδέσεις, οι οποίες μειώνουν την πολυπλοκότητα και τις δυνατότητες για σφάλματα καλωδίωσης.
- Συνήθως προσφέρουν υψηλότερη ικανότητα απόρριψης ρεύματος, καθιστώντας τα πιο κατάλληλα για φορτία υψηλής ισχύος, όπως κινητήρες ή μετατροπείς.
6V μπαταρίες:
- Συχνά λιγότερο ακριβό, ειδικά σε μορφές βαθύ κύκλου μολύβδου-οξέος.
- Προσφέρετε ένα ευρύτερο φάσμα επιλογών όσον αφορά τον συντελεστή μορφής και την ευελιξία αντικατάστασης.
- Μπορεί να είναι πιο κατάλληλη για χρήστες με πρόσβαση σε αποθέματα χαμηλού κόστους ή πλεόνασμα.
Η επιλογή μεταξύ των μπαταριών 6V και 12V εξαρτάται από τους περιορισμούς του χώρου, τις απαιτήσεις ρεύματος του συστήματος και τις προτιμήσεις συντήρησης. Ωστόσο, για τις περισσότερες μπαταρίες DIY 72V, οι μπαταρίες 12V είναι πιο συχνές λόγω της απλότητας και της καλύτερης συμβατότητας με τα συστήματα ηλεκτρικών οχημάτων.
Υπολογισμός πυρήνα: Πόσες μπαταρίες 12V για να φτάσετε στο 72V;
Ο τύπος είναι απλός:
Αριθμός μπαταριών=Τάση στόχου ÷ τάση μπαταρίας
Για μπαταρίες 12V:
72V ÷ 12V=6 μπαταρίες (σε σειρά)
Κάθε μπαταρία συνεισφέρει 12 βολτ και όταν συνδέεται σε σειρά, η συνολική τάση του συστήματος είναι το άθροισμα όλων των μεμονωμένων τάσεων. Η συνολική χωρητικότητα, ωστόσο, παραμένει η ίδια με αυτή μιας μόνο μπαταρίας στην αλυσίδα.
Για παράδειγμα, εάν κάθε μπαταρία 12V έχει χωρητικότητα 20Ah, τότε το πλήρες πακέτο 72V θα είναι 72V 20AH-όχι 72V 120AH.
Αυτή η διάκριση είναι ζωτικής σημασίας κατά την εκτίμηση του χρόνου εκτέλεσης του συστήματος και της τρέχουσας παράδοσης. Εάν απαιτείται υψηλότερη χωρητικότητα, επιπλέον συμβολοσειρές σειράς 72V μπορούν να συνδεθούν παράλληλα με την αύξηση του AH.
Βήμα προς βήμα: Πώς να συνδέσετε τις μπαταρίες 6x 12V σε σειρά
Για να καλύψετε με ασφάλεια έξι μπαταρίες 12V σε σειρά για ένα σύστημα 72V, ακολουθήστε αυτά τα βήματα:
1 Προετοιμασία:
- Βεβαιωθείτε ότι όλες οι μπαταρίες έχουν το ίδιο εμπορικό σήμα, μοντέλο, τάση και χωρητικότητα.
- Στην ιδανική περίπτωση, θα πρέπει να προέρχονται από την ίδια παρτίδα κατασκευής για να εξασφαλίσουν ισορροπημένη συμπεριφορά απόδοσης και φόρτισης.
2. Ακολουθία καλωδίωσης:
- Συνδέστε το αρνητικό (-) τερματικό της μπαταρίας 1 στον θετικό (+) ακροδέκτη της μπαταρίας 2
- Συνδέστε το αρνητικό (-) της μπαταρίας 2 με το θετικό (+) της μπαταρίας 3
- Συνεχίστε αυτή τη διαδικασία έως ότου η μπαταρία 6, της οποίας ο αρνητικός (-) τερματικός σταθμός θα χρησιμεύσει ως αρνητική έξοδο του συστήματος
- Το θετικό (+) της μπαταρίας 1 θα είναι η θετική έξοδος του συστήματος
3. Τελική έξοδος:
Η τάση που μετράται μεταξύ της θετικής μπαταρίας της πρώτης μπαταρίας και της αρνητικής μπαταρίας θα πρέπει να είναι περίπου 72V (ή υψηλότερη εάν φορτιστεί πλήρως).
4. Διπλός έλεγχος:
- Επαληθεύστε όλες τις συνδέσεις είναι σφιχτές και χωρίς διάβρωση.
- Χρησιμοποιήστε μονωμένα καλώδια κατάλληλου μετρητή για να χειριστείτε το αναμενόμενο ρεύμα φορτίου.
Βασικές εκτιμήσεις κατά την οικοδόμηση ενός συστήματος μπαταρίας 72V
Ενώ η σύνδεση έξι μπαταριών 12V σε σειρά είναι τεχνικά απλή, υπάρχουν αρκετές κρίσιμες προφυλάξεις για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια, η αξιοπιστία και η μακροπρόθεσμη απόδοση.
Χρησιμοποιήστε ταυτόσημες μπαταρίες
Και οι έξι μπαταρίες πρέπει να ταιριάζουν με τάση, χωρητικότητα (AH), χημεία, μάρκα και κατά προτίμηση παρτίδα παραγωγής. Οι παραλλαγές στην εσωτερική αντίσταση ή την κατάσταση της υγείας μπορούν να οδηγήσουν σε ανισορροπημένη φόρτιση και εκφόρτιση, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε:
- Μειωμένη διάρκεια ζωής του συστήματος
- Πρόωρη υποβάθμιση ασθενέστερων κυττάρων
- Κίνδυνος θερμικής διαφυγής σε συστήματα με βάση το λίθιο
Πρακτικές ασφαλούς χειρισμού
Η συναρμολόγηση της μπαταρίας περιλαμβάνει σημαντικό κίνδυνο εάν δεν εκτελείται σωστά. Πάντα να τηρούν τα ακόλουθα πρωτόκολλα ασφαλείας:
- Φορέστε μονωμένα γάντια και γυαλιά ασφαλείας για να προστατεύσετε από ηλεκτροπληξία και έκθεση σε οξέα (ειδικά για μπαταρίες μολύβδου-οξέος)
- Αποφύγετε τις σπινθήρες και την ανοιχτή φλόγα κοντά στη ρύθμιση της μπαταρίας
- Χρησιμοποιήστε τα κατάλληλα καλώδια μετρητών και ασφαλείς συνδέσεις για να χειριστείτε με ασφάλεια το ρεύμα αιχμής
- Βεβαιωθείτε ότι τα τερματικά είναι καθαρά, σφιχτά και χωρίς διάβρωση
Συμβατότητα φορτιστή
Ένας φορτιστής 72V-rated απαιτείται για να φορτίσει το σύστημα μπαταρίας αποτελεσματικά και με ασφάλεια. Εξάλλου:
- Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος απαιτούν προφίλ σταθερού ρεύματος/σταθερής τάσης (CC/CV) και αντιστάθμιση θερμοκρασίας
- Οι μπαταρίες Lithium-ion ή LifePo₄ απαιτούν αλγόριθμους φόρτισης ειδικών λιθίου με αυστηρές αποκοπές τάσης και περιορισμούς ρεύματος
BMS για συστήματα λιθίου
Εάν χρησιμοποιείτε μπαταρίες λιθίου, η ενσωμάτωση ενός συστήματος διαχείρισης μπαταριών (BMS) είναι υποχρεωτική. Ένα ποιοτικό BMS εξασφαλίζει:
- Υπερφόρτωση, υπερβολική εκφόρτωση και προστασία υπερέντασης
- Εξισορρόπηση κυττάρων κατά τη διάρκεια κύκλων φόρτισης
- Παρακολούθηση θερμοκρασίας και απομόνωση σφάλματος
Η παράκαμψη του BMS σε ρυθμίσεις λιθίου δεν είναι μόνο επικίνδυνη, αλλά μπορεί να οδηγήσει σε μη αναστρέψιμες ζημιές ή κινδύνους ασφαλείας.
Εφαρμογές πραγματικού κόσμου των συστημάτων μπαταριών 72V
Η διαμόρφωση 72V υιοθετείται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες λόγω της βέλτιστης ισορροπίας μεταξύ του επιπέδου τάσης και της πολυπλοκότητας του συστήματος.
- Ηλεκτρικά οχήματα (eBike, σκούτερ, μοτοσικλέτα)
Τα περισσότερα ηλεκτρονικά ποδήλατα υψηλής απόδοσης και ηλεκτρικά σκούτερ χρησιμοποιούν πακέτα 72V 20AH ή 72V 32AH, παρέχοντας αρκετή τάση στους κινητήρες τροφοδοσίας μεταξύ 2000W και 5000W. Αυτή η ρύθμιση εξασφαλίζει γρήγορη επιτάχυνση, μεγαλύτερη εμβέλεια και καλύτερη απόδοση στις κλίσεις.
- Καροτσάκια γκολφ
Ορισμένα καροτσάκια γκολφ χρησιμοποιούν μπαταρίες 4 × 12V και αντισταθμίζουν τους μετατροπείς ώθησης για να φτάσουν στο 72V, αλλά αυτό εισάγει πρόσθετη πολυπλοκότητα και απώλεια ισχύος. Μια σύνδεση άμεσης σειράς 6 × 12V είναι γενικά ασφαλέστερη, απλούστερη και πιο ισχυρή.
- Βιομηχανικός εξοπλισμός και αποθήκευση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας
Σε ρυθμίσεις υψηλής ζήτησης, όπως τα ηλιακά συστήματα εκτός δικτύου, η ρομποτική αποθήκη και τα συστήματα εφεδρικής ισχύος, οι ρυθμίσεις των 72V ελαχιστοποιούν τη ροή του ρεύματος (σε σύγκριση με 48V ή χαμηλότερα συστήματα), μειώνοντας τις απώλειες του καλωδίου και τις απώλειες αντιστάσεων-ειδικά κρίσιμες για τις μακροχρόνιες απορρίψεις ή τις απομακρυσμένες εγκαταστάσεις.
Τεχνικές παραμέτρους και υπολογισμούς ενέργειας
Φάσμα τάσης
Αν και η ονομαστική τάση είναι 72V, η πραγματική λειτουργία εκτείνεται σε μια σειρά:
- Πλήρως φορτισμένο σύστημα: 13.5V × 6=81 v
- Αποκοπή εκφόρτισης (προστασία χαμηλής τάσης): 10.5v × 6=63 v
Αυτό το δυναμικό εύρος πρέπει να υπολογίζεται κατά την επιλογή ελεγκτών κινητήρα, μετατροπείς και συστήματα προστασίας φόρτισης.
Ενεργειακή ικανότητα
Το συνολικό ενεργειακό περιεχόμενο υπολογίζεται ως:
Ενέργεια (WH)=Τάση (v) × χωρητικότητα (AH)
Παράδειγμα:
6 × 12V 100ah μπαταρίες σε σειρά → 72V 100Ah=7200 WH (7.2kWh)
Αυτή είναι η χρησιμοποιήσιμη ενέργεια (με την επιφύλαξη της απόδοσης του συστήματος) που μπορεί να τροφοδοτήσει μια συσκευή 1000W για περίπου 7,2 ώρες υπό ιδανικές συνθήκες.
Σύναψη
Για να δημιουργήσετε ένα σύστημα μπαταρίας 72V χρησιμοποιώντας μονάδες 12V, χρειάζεστε έξι μπαταρίες συνδεδεμένες σε σειρά. Αυτή η διαμόρφωση είναι απλή, αλλά απαιτεί τεχνική πειθαρχία στην εξασφάλιση της ομοιομορφίας της μπαταρίας, της σωστής καλωδίωσης και των πρωτοκόλλων ασφαλείας.
Πέρα από την επίτευξη 72V, οι χρήστες πρέπει επίσης να εξετάσουν:
- Απαιτούμενη χωρητικότητα (AH) για τον επιθυμητό χρόνο εκτέλεσης
- Ρεύμα φόρτωσης, για να επιλέξετε τις κατάλληλες μπαταρίες με εκφόρτωση
- Χημεία μπαταρίας, κόστος εξισορρόπησης, απόδοση και κύκλος ζωής
- Ασφάλεια συστήματος, ειδικά με κύτταρα λιθίου
Στα συστήματα υψηλής τάσης, μια μικρή επίβλεψη στο σχεδιασμό ή την εγκατάσταση μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την απόδοση ή την ασφάλεια. Είτε για ηλεκτρικές μεταφορές είτε για σταθερή αποθήκευση, ο προσεκτικός σχεδιασμός και τα εξαρτήματα υψηλής ποιότητας δεν είναι διαπραγματεύσιμα.
Σχετικά με τον συγγραφέα
Η GEB είναι μια μάρκα της General Electronics Technology Co., Ltd. Geb είναι ηγετικήΚατασκευαστής μπαταριών λιθίου eBikeΣτην Κίνα, εστιάζοντας στις μπαταρίες λιθίου για ηλεκτρικά ποδήλατα και παρέχοντας προηγμένα λύσεις μπαταρίας ηλεκτρικών ποδηλάτων 72V. Ιδρύθηκε το 2009 και εδρεύει στο Shenzhen, η GEB έχει εξελιχθεί σε μια αξιόπιστη μάρκα στη βιομηχανία με περισσότερους από 180 υπαλλήλους και ετήσιες πωλήσεις άνω των 30 εκατομμυρίων δολαρίων.
Ως κατασκευαστής μπαταριών άμεσης πηγής, η GEB εξαλείφει την ανάγκη για μεσάζοντες, προσφέροντας ανταγωνιστική τιμολόγηση από πρώτο χέρι εξασφαλίζοντας παράλληλα υψηλής ποιότητας, σταθερή παροχή μπαταρίας. Με τις δυνατότητες σχεδιασμού και συναρμολόγησης στο εσωτερικό, μαζί με μια πλήρη αλυσίδα εφοδιασμού ανάντη και κατάντη, η GEB προσφέρει πλήρως προσαρμοσμένες λύσεις μπαταρίας από το χέρι από κύτταρα σε τελικά προϊόντα. Είτε δημιουργείτε ένα ηλεκτρικό όχημα είτε αναπτύσσετε ένα έργο OEM μεγάλης κλίμακας, η GEB παρέχει την τεχνική τεχνογνωσία, την αντοχή στην παραγωγή και την αξιοπιστία της προσφοράς για την επίτευξη των στόχων απόδοσης και κόστους σας.
