تحديد سعة مصرف البطاريات لمناخ stationing في الطقس البارد: طريقة هندسية عملية

تحديد سعة مصرف البطاريات لمناخ stationing في الطقس البارد: طريقة هندسية عملية

معظم شكاوى مكيفات الهواء الخاصة بالوقوف التي تصل إلى مكتب الدعم الفني للمورِّد ليست ناتجة عن عيوب في المنتج. بل هي ناتجة عن أخطاء في تحديد الحجم المناسب. فالوحدة التي تتوقف عن العمل بعد ثلاث ساعات بدلًا من ثماني ساعات تكون عادةً مطالبةً باستهلاك طاقة لا يمكن لبنك البطاريات المُركَّب تزويدها في الظروف الفعلية. وفي الطقس البارد، يزداد الفرق بين القيمة المذكورة على لوحة المواصفات والطاقة المتاحة بشكلٍ كبير. ويعرض هذا المقال منهجية عملية لتحديد الحجم المناسب لبنك بطاريات إضافي، كي يوفِّر نظام التكييف أثناء الوقوف المدة الزمنية التي يحتاجها السائق فعليًّا.

ابدأ بالحمل الكهربائي، وليس بكتالوج البطاريات

يجب أن تبدأ الحسابات بالطلب على الطاقة، المعبَّر عنه بوحدة الكيلوواط-ساعة، بدلًا من سعة البطارية بوحدة الأمبير-ساعة. حدد متوسط الاستهلاك الكهربائي للوحدة في الوضع التشغيلي المقصود، ثم اضربه في عدد الساعات المطلوبة لتشغيلها دون تشغيل المحرك. وبما أن الضاغط يعمل بنظام التشغيل المتقطع، فإن متوسط الاستهلاك يكون أقل من القيمة القصوى المذكورة في ورقة المواصفات، لكن نسبة التشغيل الفعلي تزداد مع ارتفاع درجة حرارة الجو، وضعف العزل الحراري، وضبط نقاط التحكم عند قيم صارمة جدًّا. ولأغراض التخطيط، استخدم متوسط استهلاك محافظ بدلًا من أفضل نتيجة تم الحصول عليها في الاختبارات، ووثِّق هذه الفرضية كي تتمكن الأسطول من تحسينها بعد الموسم الأول.

تخفيض الأداء في ظروف الاستخدام الفعلي: درجة الحرارة، وعمق التفريغ، والعمر الزمني

يُقاس السعة الاسمية في ظروف مخبرية لا تُعيد إنتاجها الأجواء الباردة. وهناك ثلاثة عوامل تؤثّر في خفض السعة الفعلية. أولًا: درجة الحرارة؛ إذ تفقد بطاريات الرصاص-الحمض وبطاريات AGM جزءًا كبيرًا من سعتها القابلة للاستخدام في الظروف الباردة، بينما تفقد حزم البطاريات الليثيومية سعةً أقل، لكنها مع ذلك تتطلّب إدارة خاصة عند الشحن قرب نقطة التجمد. ثانيًا: العمق القابل للاستنزاف: ففي التصاميم السليمة يُترك هامش احتياطيٌّ، سواءً لحماية عمر الدورات أو للحفاظ على سلامة نظام تشغيل المركبة. ثالثًا: العمر: فحزمة البطاريات في شتائها الرابع ليست هي الحزمة التي وُضِعت أصلاً. ولذلك، يجب أن يشمل تحديد الحجم هامشًا آمنًا يُطبَّق بعد خفض السعة، وليس قبله.

اختيار التركيب الكيميائي: بطاريات AGM، والهلامية، وLiFePO4 أثناء التشغيل في الشتاء

تظل بطاريات AGM ذات الدورة العميقة خيارًا شائعًا لأنها متينة ومتاحة على نطاق واسع ويسهل على ورش الصيانة التعامل معها، وهي الكيمياء المستخدمة في عدة أنظمة أصلية لتبريد الوقوف بالطاقة الكهربائية التي تقدّمها كبرى شركات تصنيع الشاحنات. وتتحمّل بطاريات الجل دورات تفريغ أعمق، لكنها تتطلب جهود شحن صحيحة. أما بطاريات ليثيوم حديد الفوسفات فتوفر طاقة قابلة للاستخدام أكبر لكل كيلوجرام، وتحافظ على الجهد بشكل أفضل تحت التحميل، وتمتص الشحنة بسرعة، ما يقلّل زمن الاستعادة بين الورديات. أما المقابل فهو ارتفاع التكلفة، بالإضافة إلى الحاجة إلى نظام إدارة البطاريات الذي يتعامل بشكل صحيح مع الشحن عند درجات الحرارة المنخفضة. اختر نوع الكيمياء بناءً على ملف مسار الأسطول وقدرات الصيانة المتاحة والمدة المتوقعة لاحتفاظ الشركة بالمركبة.

الشحن يشكّل نصف عملية الحساب لتحديد السعة

البنك الذي لا يُشحن بالكامل أبدًا لا يمكنه توصيل سعته المُعلَّنة. وتحدد مخرجات المولِّد الكهربائي (أولترناتور)، وحجم الكابل، وطول مسافة القيادة اليومية كمية الطاقة التي تعود إلى البطارية بين النوبات. وفي الحالات التي تكون فيها مسافة القيادة قصيرة أو غير منتظمة، قد يكون من الضروري استخدام شاحن تيار مستمر-تيار مستمر (DC-DC) أو إدخال طاقة شمسية للحفاظ على حالة شحن صحية للبنك. كما تنخفض قدرة البطارية على الاستجابة للشحن في الأجواء الباردة، لذا تزداد أوقات الاستعادة بالضبط عندما يكون الحمل في أعلى مستوياته. وثِّق مسار إعادة الشحن لكل نوع من أنواع المسارات وقسِّم حالة الشحن أثناء المرحلة التجريبية بدلًا من افتراض أن المولِّد الكهربائي كافٍ.

ورقة عمل عملية لتحديد الأحجام

تسلسل التخطيط المفيد يسير على النحو التالي: سجّل متوسط استهلاك الوحدة في الوضع المقصود. ثم اضرب هذا الرقم في عدد الساعات المطلوبة التي يعمل فيها المحرك خارج التشغيل للحصول على متطلبات الطاقة. طبّق عامل التخفيض الخاص بالطقس البارد بالنسبة للكيمياء المختارة. طبّق حدًّا أقصى لعمق التفريغ يحمي عمر الدورات ويحافظ على قدرة التشغيل الأولي. أضف هامشًا يراعي تقدم عمر البطارية. حوّل الطاقة القابلة للاستخدام الناتجة إلى سعة عند جهد النظام، ثم تأكّد من أن الأبعاد الفيزيائية والوزن وموقع التركيب الناتجة مقبولة على المركبة. وأخيرًا، تحقّق من أن نظام الشحن قادرٌ على تعويض تلك الطاقة خلال دورة عمل اعتيادية. وينتج عن كل خطوة رقمٌ يمكن لأسطول المركبات مراجعته لاحقًا.

حماية الجهد المنخفض كمعلَّمة تصميمية

تُعَدُّ حدود الحماية جزءًا لا يتجزأ من حساب تحديد الأبعاد، وليست أمرًا يتم أخذه في الاعتبار لاحقًا. فتحديد حد قطع مرتفع جدًّا يقلِّل من الساعات القابلة للاستخدام؛ أما تحديده منخفض جدًّا فيعرِّض النظام لاحتمال عدم التشغيل صباحًا ويقصر عمر البطارية. وبما أن انخفاض الجهد تحت التحميل يتأثر بحجم الكابلات وحالة الموصلات وجودة التأريض، فيجب التحقق من صحة الحد عبر قياس الجهد عند الوحدة أثناء تشغيل الضاغط. كما أن هذا القياس يميِّز بين تقييدٍ حقيقيٍّ تفرضه البطارية وعيبٍ في التوصيلات، وهو الإجراء التشخيصي الأكثر فائدة على الإطلاق عندما يبلغ السائق أن النظام «يتوقف مبكرًا».

المراقبة والاختبار وتوحيد الأساطيل

بمجرد دخول المركبات الأولى في الخدمة، يجب أن تجمع الأسطول بيانات الجهد ومدة التشغيل وأحداث الحماية، ثم تقارنها بافتراضات التصميم المتعلقة بالسعة. ويشير أي نقص منهجي إلى مشكلة في التصميم ستتكرر في جميع مركبات الأسطول؛ أما أي نقص معزول فيشير إلى عطل في أحد المكونات أو في تركيبها. ويجري توحيد البطارية والكابلات وال퓨وزات وتكوينات الحماية المعتمدة حسب نوع المركبة، ويُدوَّن ذلك في ورقة مواصفات يلتزم بها مركز الصيانة. ويؤدي التوحيد إلى خفض وقت التركيب ووقت التشخيص على حدٍّ سواء.

الخاتمة

مدة التشغيل في الطقس البارد هي نتيجة سلسلة من العوامل: افتراضات واقعية للحمل، وسعة مُخفَّضة بشكل صحيح، وتركيبة كيميائية مناسبة، وشحن كافٍ، وإعدادات حماية مُوثَّقة. وعندما يكون أي رابط في هذه السلسلة ضعيفًا، يواجه السائق إيقافًا مفاجئًا للنظام، ويتلقى المورِّد مطالبةً بالضمان لا علاقة لها بجودة المنتج. ولذلك فإن تحديد سعة البطارية كعملية هندسية يحمي المعدات والمركبة والعلاقة مع العميل. وتقدِّم شركة ديفو إرشادات لتحديد السعة، وإعدادات الحماية، ومراجعة التكوين للمشاريع الخاصة بالأسطول والموزِّعين.

شارك معنا نموذج مركبتك، ومواصفات الوحدة، والساعات المتوقعة التي تبقى فيها المحرك متوقفًا، وتفاصيل البطارية. وسيقوم فريقنا الفني بمراجعة تحديد السعة، وتحديد أي رابط ضعيف في سلسلة الشحن والحماية، ثم تأكيد تكوين يمكن توحيدُه عبر جميع مركباتك.