EN
קישורים מהירים
יותר ויותר ציודים מסחריים מחליפים לסמליות ליתיום-יון של 48 וולט במקום סוללות עופרת-חומצה מהסוג הישן, מכיוון שמערכות חדשות אלו מציגות צפיפות אנרגיה טובה יותר ועובדות יפה עם אביזרים שצורכים הרבה חשמל. הביטו במספרים: כ-85 אחוז מכל אוטובוסים חשמליים חדשים שיוצאים מהקו הייצור היום כוללים כבר מערכות של 48 וולט מובנות. מערכות אלו מספקות חשמל לדברים כמו היגוי חשמלי, יחידות קירור וחימום, וגם למערכות מעקב מתקדמות – בלי צורך להפוך את כל הרכב לאלקטרי לחלוטין. אך מה שאמיתי חשוב לממשיכים הוא כמה כסף הם חוסכים לאורך זמן. לאחר חמש שנים בלבד בשימוש, מערכות 48 וולט מבוססות ליתיום שומרות על כ-60 עד 70 אחוז מערכה המקורי, בהשוואה ל-20 עד 30 אחוז בלבד בסוללות עופרת-חומצה מסורתיות. הבדל כזה מתכפל במהירות כשנהוג על גבי צי גדול של רכבים.
המעבר למערכות של 48V מספק כוח גדול פי ארבעה בהשוואה למערכות מסורתיות של 12V, וכל זאת תוך שימוש רק ברבע מכמות חוטי הנחושת. זה מפחית הן את משקל הרכב והן את עלות הייצור ליצרנים. המתח הגבוה יותר מאפשר להוסיף בקלות תכונות כמו מערכות בלימה ממומנות ו터בו חשמליים. לפי נתונים אחרונים מדוחות יעילות שרות, שדרוגים אלו יכולים להגביר את חיסכון הדלק בין 12% ל-18% ברכב היברידי מסחרי רבים. מה שמייחד את מערכת ה-48V לעומת הטכנולוגיה הישנה של 12V הוא היכולת שלה להתאים קנה מידה בהתאם לצורך. עם מספר סוללות הפועלות יחד במקביל, המערכת הזו מתאימה במיוחד למשל למשאיות קירור שצריכות כמויות משתנות של חשמל במהלך פעילותיהן או למכונות כבדות המשמשות באתרי בנייה שבהן דרישות הכוח משתנות באופן קבוע במהלך משימות שונות.
חברת לוגיסטיקה גדולה אחת שבסיסה בגרמניה שדרגה לאחרונה את כל 500 המשאיות בצי המשלוחים שלה עם סוללות ליתיום חדשות של 48 וולט. הם ראו משהו מרשים למדי קורה לאחר שביצעו את המעבר הזה - צריכת הדלק ירדה בכ-22% לכל מייל שנסע. מערכות סוללות אלו למעשה מפעילות את מעליות המטען החשמליות ואת המחשבים המובנים שמגלים את המסלולים הטובים ביותר. נהגים יכולים כעת לכסות כ-50 קילומטרים נוספים בכל יום לפני שיצטרכו לתדלק, בנוסף, המנועים מבלים פחות זמן בסרק שלא לצורך. אבל מה שמשנה את כללי המשחק? מערכות ניהול הסוללות המובנות הללו שמנטרות הכל בזמן אמת. במהלך השנה וחצי האחרונות, טכנולוגיה זו צמצמה את התקלות הבלתי צפויות במרכזי השירות בכ-40%, וחסכה זמן וכסף לחברה.
הסרת אביזרים הנעקרים באמצעות חגורה יחד עם מחזורי עומס מנוע מעטים יותר משמעותם שמערכות 48V מקטינות את ההתבלה המכנית בحوالות 27 אחוז במהלך התרחישים העירוניים המוראיים של עצירה והתחלה. סוללות 48V מודרניות מגיעות עם ניהול תרמי חכם שמונע על קיום פעילות חלקה בטווח רחב של טמפרטורות, החל מ-20 מעלות צלזיוס שלילי ועד כ-55 מעלות צלזיוס. זה עוזר להגן מפני ירידה מהירה בכושר הסוללה כאשר היא נחשפת לתנאים מזג אויר קיצוניים. בחינה של נתונים מהשטח מפעילות צי מראה גם משהו מרשים למדי – אנליטיקה חיזויית שבنيיה בתוך מערכות ניהול הסוללות אלו הצליפה את מספר הפסקות הדרך שנגרמו לבעיות בסוללה בכמעט שני שלישים מאז תחילת 2021.
המעבר למערכות סוללות של 48V אומר שרכבים מסחריים יכולים כעת להפעיל רכיבים כבדים חשמלית, במקום להסתמך על מערכות מכניות. חשבו על דברים כמו היגוי חשמלי, דחסי מיזוג אוויר, וכל מיני ציוד עזר. כשיצרנים מחליפים חלקים מכניים ישנים בגרסאות חשמליות שלהם, הם חוסכים כ-18% באנרגיה מובזבזת, ומקבלים שליטה טובה בהרבה על המערכות הללו. קחו למשל מערכות מיזוג אוורור וחימום (HVAC). עם כוח של 48V, נהגים לא חייבים להשאיר את המנועים פעילים רק כדי לשמור על טמפרטורות נוחות במשאיות משלוחים, מה שמתורגם לחסכון אמיתי בדלק, בין 3% ל-5%. ואל נדבר גם על מערכות היגוי. המעבר לחשמל פותח פתח לטכנולוגיות סיוע לנהג מתקדמות יותר, ומבטל את כל עבודות התיקון והתחזוקה של הנוזל ההידראולי שהמכונאים שנאו כל כך.
תתי-מערכות של 48V פועלות ממש טוב כאשר משולבות עם מערכות היברידיות בעלות מתח גבוה. הן מתמודדות עם כל העומסים הנוספים באופן עצמאי, מה שמשחרר את לחץ על חבילות הסוללות הראשיות. מדובר בהארכה של חיי הסוללה ב поряд של 15 עד אולי אפילו 20 אחוז בתנאי נהיגה רגילים. מה שמميز במערכת המתח הכפולה הזו הוא האופן שבו היא מאפשרת לאנרגיה שנאספה במהלך הבלימה לספק כוח לדברים כמו אורות, מאווררים ורכיבים קטנים אחרים. מבחנים מראים שרכבים פועלים בכ-8 נקודות אחוז יעילות יותר מאשר אם היו תוקעים ב-12 וולט בלבד או עוברים למתח גבוה בכל מקום. בנוסף, מנהלי צי אוהבים את העובדה שמערכות 48 וולט אלו מקילות מאוד על שדרוג של משאיות דיזל ישנות למשהו עם יכולת חשמלית מסוימת, מבלי לבנות מחדש את הכל מהבסיס.
מערכות ניהול סוללות, או BMS, ממלאות תפקיד חשוב בהוצאת המירב מסוללות 48V המשמשות בסביבות מסחריות. מערכות מודרניות אלו עוקבות אחר מתח התאים einzelים, קריאות טמפרטורה וכמות הזרם הזורם, כולן בתחום דיוק של כ-1%. הן מונעות בעיות כמו טעינה מופרזת ותהליכים תרמיים מסוכנים, תוך ודיא שחלוקת האנרגיה בין התאים היא אחידה. לפי מחקר שפורסם על ידי SAE בשנה שעברה, חברות המשתמשות במערכות BMS מתקדמות של 48V חוו כי אורך חיי הסוללות שלהן היה ארוך בכ-40% לעומת אלה המשתמשות במערכות ישנות של 12V. זה קורה בגלל שהמערכות החדשות מנהלות את רמות הטעינה בצורה טובה בהרבה.
מערכות BMS של הדור הבא ברמת 48V כוללות אלגוריתמי למידת מכונה שמנתחים מחזורי טעינה היסטוריים ותנאי סביבה כדי לחזות צורכי תחזוקה. מפעילי צי המדווחים על שימוש במערכות אלו מדגישים 22% פחות עצירות לא מתוכננות (Frost & Sullivan 2024), והפצה אדפטיבית של עומס תורמת להארכה של 18% באורך חיי הרכיבים.
בסביבות תעשייתיות, סוללות של 48V נתקלות בשינויים קיצוניים בטווח הטמפרטורות, שיורדים עד מינוס 30 מעלות צלזיוס ועולים עד 60 מעלות צלזיוס. משמעות הדבר היא שהן זקוקות למערכות ניהול תרמי יעילות. חברות בעלות ידע מתמודדות עם אתגרים אלה באמצעות מספר גישות. ראשית, קיימים חומרי שינוי פאזה מיוחדים שסופגים כ-25 אחוז יותר חום בהשוואה לאפשרויות רגילות. שנית, ישנן מערכות קירור נוזלי לארונות סוללות שמפחיתות את נקודות החום בכ-15 ועד אולי 20 מעלות צלזיוס. ולסיום, רבים מהיצרנים משתמשים כיום במודלים תרמיים חיזויים שמסייעים לחסוך בעלויות האנרגיה הקשורות לבקרת האקלים, ובכך מקטינים את הפסולת בכ-30%. אסטרטגיות משולבות אלו מבטיחות שהסוללות ישארו בתוך טווחי עבודה בטוחים גם בתנאים קיצוניים.
מקרי מחקר מראים כי ארכיטקטורות ממורכזות של BMS מקטינות את מורכבות החיווט ב-35% ברכב מסחרי קל, בעוד שמערכות מבוזרות מאפשרות זיהוי תקלות מהיר יותר ב-50% במכונות כבדות. לפי דוח תובנות טלקומטיות לשנת 2024, גישות היברידיות המשלבות את שני האסטרטגיות מגיעות לזמן פעילות של 92% בפעולות צי מעורב.
מערכות הסוללות החדשות של 48V מסתמכות על ממירי DC-DC מתוחכמים כדי להתמודד עם ההבדל ברמות המתח בין החלקים הראשיים בעלי המתח הגבוה של הרכב לבין הרכיבים הקטנים יותר שפועלים במתח נמוך. מערכות אלו מקטינות את זרימת הזרם בכ-שלושה רבעים, תוך כדי שהספק מוסרם זהה, מה שמשמעו פחות אובדן всיבות להתנגדות ופחות חימום כללי. כשמערכת 48V כזו מותקנת נכון, לרבות ממירי ה-DC-DC דו-כיווניים, ניתן להגיע ליעילות של בין 92% ל-95% במהלך פעילות שוטפת. זה משמעו כ-18% עד 22% פחות בזבוז אנרגיה בהשוואה לטכנולוגיות ישנות יותר. היעילות המשופרת יוצרת הבדל משמעותי במערכות כמו בלימת שיקום ו터בו חשמליים, הדורשים אספקת חשמל יציבה על מנת לפעול בצורה אמינה יום אחרי יום.
כאשר מעבירים רכיבים כמו דחסי מיזוג, יחידות היגוי חשמליות ומשאבות קירור לכוח 48V במקום להסתמך על מערכות מסורתיות, אנו מבחינים בירידה של כ-15% במה שנקרא גרר מנוע פאראזי. מחקר חדש מהשנה שעברה שנערך על שיירות משאיות מצא משהו מעניין למדי. המשאיות מסוג 6 שמערכות המשנה שלהן פעלו באמצעות מתח 48V צרפו פחות בכ-1,200 ליטר דלק בכל שנה בהשוואה לדגמים סטנדרטיים. מה שהופך טכנולוגיה זו ליעילה כל כך הוא האופן שבו היא מנהלת עומסי חשמל בצורה חכמה. במהלך הרגעים הקשים שבהם המשאית צריכה עוצמה נוספת להאצה או לטיפוס על גבעות, המערכת יכולה להקצות אנרגיה למקומות החשובים ביותר, מה שאומר שהנהגים תלויים פחות במנוע הדלק הישן כדי לבצע את כל העבודה.
ארכיטקטורת 48V עוזרת להפעיל מערכות פליטה חשמליות שפועלות על הפחתת זיהום בזמני הפעלה, מה שמהווה בעיה אמיתית לבעלי רכבי מסחר. כשחימצנים ומדידות יוחזר מקבלים את החשמל ישירות מסוללת 48V במקום ממערכת 12V הסטנדרטית, הם מחממים כמחצית הזמן. זה חשוב, מכיוון שמנועים קרים משיירים יותר מזהמים עד שכולם מחוממים מספיק כדי לפעול כראוי. משאיות קירור שמריצות מערכות חדשות אלו הראו שיפורים משמעותיים בבדיקות דרכים בפועל. אנחנו מדברים על כ-34 אחוז פחות חומרי חנקן וחומרים כמעט 30 אחוז פחות של חלקיקים באוויר בהשוואה למערכות ישנות. בנוסף, מערכות 48V אלו נשארות קרירות גם תחת לחץ. הן פועלות ב-20 עד 25 מעלות צלזיוס נמוכות יותר מהמערכות הרגילות כאשר המצב קשה על הכביש המהיר, מה שאומר שחלקים עמידים יותר לפני צורך בהחלפה.
תפעול תעשייתי עובר שינויים משמעותיים הודות למערכות סוללות של 48V, במיוחד בתחום כמו רכבי שוער חשמליים והכלי רכב המונחים אוטומטית (AGV) שאנו רואים במפעלי אחסון. סוללות אלו מציעות יציבות מתח טובה יותר ומאחסנות יותר אנרגיה ביחידות קטנות יותר, מה שאומר שהמכונות יכולות להרים משאות כבדות יותר ולעבוד זמן ממושך יותר במהלך המשמרות. לדוגמה, סוללות ליתיום-יון של 48V מאיצות את פעילות ה-AGV במפעלי האיחסון לאורך כל יום העבודה ללא צורך בתזונה חוזרת. ביצועים מסוג זה מקטינים בצורה ניכרת את עלויות התיקון וההחלפה, בכ-25% פחות ממה שחברות היו מוצאות בעבר על סוללות עופרת-חומצה ישנות. בנוסף, הדרך שבה בנויות סוללות אלו מאפשרת קלות בהגדלת או הקטנת הגודל בהתאם לצורך. בין אם מדובר בחגורות מסוע שמובילות מוצרים או זרועות רובוטיות שמרכיבות חלקים, אספקת כוח אמינה ונעימה היא קריטית לפעולקליל יומיומי.
יותר ויותר מרכזי נתונים переходят כיום למערכות סוללות של 48V משום שהם צריכים טיפול טוב יותר בכוח חשמלי ורוצים אופציות גיבוי מהימנות יותר. המעבר למבנה DC של 48V מקטין את אובדן ההמרה המטריד שנראה במערכות ישנות של 12V, לפעמים עד כ-30%. זה מה שמייצר את ההבדל הגדול בהפעלת שרתים בצורה חלקה גם כאשר יש הפרעה בחשמל. ספקי ענן גדולים החלו לשלב סוללות 48V עם פתרונות קירור חכמים כדי שהפעילות שלהם לא תיעצר גם כשרשת החשמל הראשית נתקעת. המעבר למתח גבוה יותר אינו רק עניין של אמינות. הוא גם תומך ביוזמות ירוקות, dado שהוא מתאימה הרבה יותר לשפכי שמש ואנרגיה נקייה אחרת, ומקל על שילוב אנרגיה מתחדשת בתשתיות הקיימות.