كيفية تحديد سعة بنك بطاريات الليثيوم ومعدل C

غالبًا ما يكون بنك البطاريات الذي ينفد قبل شروق الشمس أو يفصل نظام إدارة البطارية (BMS) عند بدء تشغيل محرك غير مُصمَّم بالسعة المناسبة. قد يركز المشترون على الأمبير-ساعة وحدها، لكن تحديد السعة الموثوق يجب أن يراعي استهلاك الطاقة، وعمق التفريغ (DoD) القابل للاستخدام، والقدرة القصوى، ومعدل التفريغ C، والظروف التي سيواجهها النظام.

ابدأ بالأحمال. سجّل القدرة الاسمية لكل جهاز بالواط وعدد ساعات تشغيله يوميًا. اضرب القدرة بالواط في عدد الساعات للحصول على واط-ساعة (Wh)، ثم اجمع استهلاك الطاقة اليومي لجميع الأحمال. بالنسبة إلى المعدات ذات الطلب المتغير، استخدم استهلاكًا مقاسًا أو نمط تشغيل واقعيًا بدلًا من الحد الأقصى المدون على لوحة المواصفات.

على سبيل المثال، يستهلك حمل اتصالات بقدرة 100 W يعمل باستمرار 2,400 Wh يوميًا. وتضيف مضخة بقدرة 600 W تعمل لمدة ساعتين 1,200 Wh، ليصبح الإجمالي 3,600 Wh يوميًا. أدرج فاقد العاكس واستهلاك المكونات الأخرى في النظام؛ وإذا لم تتوفر لديك بيانات مقاسة، فإن إضافة هامش تخطيطي بنسبة 10% إلى 15% نقطة بداية معقولة، وليست ضمانًا.

بعد ذلك، حدّد متطلب الاستقلالية: عدد الأيام التي يجب أن يزوّد فيها البنك الأحمال بالطاقة من دون شحن كافٍ. قد يكون هدف يوم واحد مناسبًا لنظام يحصل على طاقة شمسية موثوقة يوميًا؛ أما الأنظمة الحيوية خارج الشبكة أو أنظمة الاتصالات فقد تحتاج إلى مدة أطول. تحقّق أيضًا من فترة إعادة الشحن المتوقعة، لأن البنك الأكبر يحتاج إلى وقت أطول لإعادة الشحن عندما يكون التوليد محدودًا.

احسب الطاقة الاسمية للبطارية باستخدام المعادلة التالية: الطاقة الاسمية المطلوبة بوحدة Wh = حمل الطاقة اليومي بوحدة Wh × أيام الاستقلالية ÷ (عمق التفريغ القابل للاستخدام × كفاءة النظام). إذا احتاج مثال 3,600 Wh إلى استقلالية ليوم واحد، واستخدم 80% من السعة الاسمية، وافترض كفاءة نظام قدرها 90%، فالنتيجة هي 5,000 Wh، أي 5 kWh اسميًا. تحقّق من أن الشركة المصنّعة للبطارية تسمح بعمق التفريغ المقصود؛ فالحد المختار يؤثر في السعة القابلة للاستخدام وعمر دورات الشحن والتفريغ.

حوّل الطاقة إلى أمبير-ساعة عند الجهد الاسمي لبنك البطاريات: Ah = Wh ÷ V. يوفر بنك بسعة 5 kWh وجهد 51.2 V نحو 98 Ah اسميًا. وعند 25.6 V، يوفر نحو 195 Ah. عند مقارنة أنظمة ذات جهود مختلفة، قارن الطاقة بوحدة Wh أو kWh، لأن الأمبير-ساعة وحدها لا تعبّر عن الطاقة المخزنة.

تسلسل عملي لتحديد السعة:

- قِس أو قدّر استهلاك الطاقة اليومي بوحدة Wh، بما في ذلك استهلاك العاكس ونظام التحكم.

- اختر عدد أيام الاستقلالية بناءً على أهمية الأحمال وموثوقية الشحن، لا على أفضل الأحوال الجوية.

- حدّد عمق التفريغ المسموح به واحتسب خسائر التحويل ودرجة الحرارة والتقادم.

- تحقّق من قدرة البطارية على توفير القدرة المستمرة والقصوى عند حالة الشحن (SOC) ودرجة الحرارة المتوقعتين.

- تأكّد من أن الشاحن ومصدر التوليد قادران على إعادة شحن البنك خلال الفترة المطلوبة.

السعة ليست سوى نصف التحقق. يعبّر معدل C عن التيار نسبةً إلى السعة الاسمية: البطارية ذات سعة 100 Ah التي تُفرّغ عند 0.5C توفر 50 A؛ وعند 1C توفر 100 A. للحصول على تقدير تقريبي في جانب التيار المستمر، التيار بالأمبير = قدرة الحمل بالواط ÷ جهد البطارية. يسحب حمل عاكس بقدرة 3,000 W على بنك بجهد 48 V نحو 62.5 A قبل احتساب الفواقد، لذا سيكون التيار الفعلي أعلى. تحقّق من حدود التفريغ المستمر والتفريغ القصير المدة للبطارية، وطلب الاندفاع للعاكس، والكابلات وأجهزة الحماية.

للمقارنة التوضيحية، وبافتراض كفاءة نظام قدرها 90% وعمق تفريغ قابل للاستخدام قدره 80%: يوفر بنك بسعة 5.12 kWh وجهد 51.2 V وسعة 100 Ah نحو 3.69 kWh من الطاقة عند جانب الحمل؛ ويوفر بنك بسعة 10.24 kWh وجهد 51.2 V وسعة 200 Ah نحو 7.37 kWh. إذا كان كلاهما مصنفًا للتفريغ المستمر عند 1C، فإن الحدين التقريبيين للتيار على جانب البطارية هما 100 A و200 A على التوالي. هذه الأرقام للتوضيح؛ استخدم ورقة بيانات المنتج المحدد، ولا تفترض أن تصنيف الذروة للبطارية هو تصنيفها للتفريغ المستمر.

تحقّق من حدود نظام إدارة البطارية (BMS) مقارنةً بنمط التشغيل الفعلي. قد يقيّد BMS تيار الشحن أو التفريغ بحسب درجة حرارة الخلايا أو حالة الشحن (SOC) أو الأعطال أو الإعدادات المهيأة. قد تمنع درجات الحرارة المنخفضة الشحن، بينما قد يؤدي تيار التفريغ المرتفع إلى هبوط الجهد أو تفعيل الحماية. أكّد حدود توصيل السلاسل على التوازي، والتوافق مع العاكس، وبروتوكول الاتصالات وأي إعدادات مطلوبة مع شركتَي تصنيع البطارية والعاكس.

خطّط للتقادم وظروف التشغيل. تنخفض السعة بمرور الوقت، وقد تختلف الطاقة القابلة للاستخدام فعليًا باختلاف درجة الحرارة ومعدل التفريغ وموازنة الخلايا. قارن عمر الدورات عند عمق التفريغ ودرجة الحرارة المحددين، بدلًا من التعامل معه كرقم بارز مستقل. اسأل عن كيفية الإبلاغ عن حالتي الشحن (SOC) والصحة (SOH)، وكيف يقدّرهما BMS، وما سعة نهاية العمر الافتراضي المفترضة في الضمان.

عند تأهيل المنتجات والمشروعات، اطلب أدلةً ذات صلة بالتطبيق وسوق الوجهة. يتناول UN38.3 اختبارات النقل؛ ويغطي IEC 62619 متطلبات السلامة للبطاريات الليثيومية الصناعية؛ أما UL 1973 فهو معيار سلامة للبطاريات المستخدمة في التطبيقات الثابتة وغيرها من التطبيقات المحددة. نطاق الشهادة مهم: تحقّق من الطراز والتكوين والتركيب المقصود بدقة بدلًا من الاعتماد على ادعاء عام من المورد.

قبل الطلب، أكّد الطاقة الاسمية والقابلة للاستخدام، ومعدل C المستمر ومعدل الذروة، ونطاق الجهد، وحدود درجة الحرارة، ووسائل حماية BMS، وشروط الضمان، وتوافق النظام. وبالنسبة إلى مشروعات OEM/ODM، حدّد أيضًا متطلبات الهيكل والموصلات والاتصالات والحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ) وعينات التحقق ومدة التوريد. يمكن لـ Newbeebattery العمل كشريك OEM/ODM لتصنيع حزم بطاريات مخصصة تتوافق تهيئتها مع التطبيق ومتطلبات التكامل.

يلبي بنك البطاريات المصمَّم بالسعة المناسبة كلًا من ميزانية الطاقة ومتطلبات القدرة في ظروف التشغيل الفعلية للنظام. احسب Wh اللازمة لمدة التشغيل، وحوّلها إلى سعة اسمية مع احتساب عمق التفريغ والفواقد، ثم تحقّق من معدل C وحدود BMS باستخدام بيانات المنتج المحدد قبل اعتماد التصميم.