תאי הסוללה הטובים ביותר והגרועים ביותר לסוללות לאופניים חשמליים

כולנו נתקלנו במצב הבא: יותר מדי חברות וסוגים של סוללות ומעט מידי יידע בתחום.

מה כדאי לי לרכוש? Samsung? או אולי Panasonic? מה רע בתאים סינים? ומזה בכלל כוח פריקה, או כשמו האמיתי 'C' שכולם כל הזמן מדברים עליו.

אז בואו נעשה קצת סדר בדברים…

חברות

אין דבר כזה Samsung יותר טובה מ-Panasonic או להיפך, כשמשווים עושים השוואה הוגנת.
לכל חברה יש עשרות דגמים של תאי סוללה ולכל דגם יש קיבולת שונה, כוח פריקה שונה ומאפיינים נוספים המשתנים מדגם לדגם.

דבר ראשון, תא סוללה הוא ב-99% מהמקרים תא סוללת ליתיום הנקרא 18650 שזה בעצם סוג הסוללה.
מה בדיוק 18650 אומר? פשוט, 18מ"מ קוטר, 65מ"מ אורך, כן, זו בעצם המידה של הסוללה וזה תא הסוללה הכי שמיש כיום בתחום האופניים החשמליים המשמש בנוסף בכלים רבים נוספים כגון: סוללות לכלי עבודה נטענים, סוללות של מחשבים ניידים ועוד.

בתחום האופניים החשמליים ישנם דגמים מאוד מסוימים של תאי סוללה המשמשים בתוך הסוללות הנמכרות.

בדרך כלל כשאומרים סוללה של Samsung הכוונה היא לתאי סוללה מדגם 26F שהם בעלי קיבולת של 2.6 אמפר שעה לתא וכוח פריקה של 2C.

בדרך כלל כשאומרים סוללה של Panasonic הכוונה היא לאחד משני הדגמים: האחד הוא 18650PF בעל קיבולת של 2.9 אמפר שעה לתא וכוח פריקה של 3C (זה ה-3C שאנחנו רואים לאחרונה די הרבה) והשני הוא 18650B שהוא בעל קיבולת של 3.4 אמפר שעה לתא וכוח פריקה של 2C.

לגבי LG, אין לה דגם עיקרי וכדאי מאוד לשאול מה נתוני הסוללה (כוח פריקה וכו') על מנת לדעת על מה אנו משלמים.

ישנן חברות נוספות אשר פחות נפוצות (אם בכלל) בשוק האופניים החשמליים (לרוב מסיבות כלכליות) כמו Sanyo שמאז הווקמן של שנות השמונים לא שמענו מהם אבל הרוב לא יודעים שהם בין יצרני הסוללות הטובים בעולם, ויש כמובן את תאי הסוללה של האחת והיחידה Sony שמה שמשותף לה ול-Sanyo זה המחיר המאוד יקר (מגיע לכ-50% יותר מהמתחרים).

* במאמר זה לא נדון בתאי סוללה סינים מאחר וישנם מספר רב של יצרנים בסין וכל יצרן בעל איכות שונה ואין לדעת מה אנחנו מקבלים ברכישת סוללה סינית (אפילו אם נתוני הסוללה כתובים על התא…זה סין בכל זאת).

עכשיו, לאחר שעשינו קצת סדר בדברים, נשאלת השאלה: אז איזו סוללה הכי טובה בשבילי?
בשביל לענות על שאלה זו נצטרך להתמקד בשני דברים עיקריים:
האחד, סוללה של אחד מהמותגים Samsung, LG, Panasonic, Sony, Sanyo.
השני, דגם התא, וכאן יש שני משתנים עיקריים: קיבולת התא וכוח הפריקה (C).

קיבולת התא:

משפיעה על גודל ומשקל הסוללה.
ככל שהקיבולת של התא גבוהה יותר כך צריך פחות תאי סוללה וכך נגרמת ההשפעה על גודל ומשקל הסוללה (הגודל לא תמיד משתנה במארזים נשלפים מאחר ולפעמים משתמשים במארז בגודל מסוים אך לא מנצלים את כל תכולתו, לדוגמא: מכלול שיכול להכיל 80 תאים אך מכיל בפועל רק 60 ובכך הגודל נשאר אותו הדבר).

כוח פריקה (C):

משפיע על המהירות שהסוללה יכולה לפרוק את הזרם שלה ובכך על אורח חיי הסוללה וביצועי הסוללה.
ככל שמספר ה-C גבוה יותר כך הסוללה יכולה לפרוק את הזרם שבתוכה מהר יותר.
אז נשאלת השאלה: האם יותר C זה יותר טוב?
התשובה שהמוכר בחנות יגיד לכם הוא שכן (מאחר וסוללות בעלות C גבוה יותר הינן יקרות יותר ובכך הרווח של המוכר (ברוב המקרים) גבוה יותר), אך האמת היא ש…תלוי במערכת אליה הסוללה הולכת להתחבר.
בשביל לדעת כמה C נצטרך עלינו להבין איך מחשבים את גובה הצריכה של המערכת החשמלית של האופניים שלנו.

מי שמחליט כמה זרם למשוך מהסוללה אל המנוע הוא לא אחר מהבקר שלנו.
זה לא משנה אם המנוע יכול לקבל 10 וואט או 1000 וואט, מי שמחליט זה הבקר.
זה עובד ככה: הבקר אומר "אני בקר של (לצורך הדוגמא) 10 אמפר", הבקר פונה אל הסוללה ומנסה למשוך ממנה 10 אמפר על מנת להעביר את ה-10 אמפר לתוך המנוע.
* את האמפר שהבקר מושך ניתן למצוא על המדבקה הלבנה שמודבקת עליו אשר אחד מהנתונים הרשומים על המדבקה הינו מספר ולידו האות 'A', למשל '10A', וזה האמפר שהבקר הולך למשוך מהסוללה.

כאן נכנסת החשיבות של ה-C מאחר ואם הסוללה לא יכולה לפרוק את הזרם שלה מהר מספיק על מנת לספק את ה-10 אמפר הנדרש ממנה אז היא הולכת להתאמץ לתת את הזרם הנדרש בכל זאת, ומה קורה כשסוללה מתאמצת? היא מתחממת וכשהיא מתחממת החיים שלה מתקצרים ובמקרים קיצוניים אף מתחילים להשרף תאים בסוללה, וכשזה קורה כל הסוללה יוצאת מאיזון וזה עניין של זמן (די קצר) עד שהסוללה עוברת לעולם יפה יותר.

אז איך יודעים כמה אמפר הסוללה שלנו יכולה לספק?

החישוב הולך ככה:
קיבולת הסוללה (אמפר שעה (של כל הסוללה, לא של תא בודד!)) כפול C = האמפר שהסוללה יכולה לספק.
לדוגמא: על מנת לחשב את יכולת הפריקה של סוללה בעלת קיבולת של 15 אמפר שעה וכוח פריקה של 2C נכפיל 15 ב-2 ובכך נקבל כוח פריקה של כ-30 אמפר, מה שאומר שהסוללה שלנו תוכל לתת את ה-13 אמפר שהמערכת שלנו צורכת ללא כל בעיה.
אך מה ייקרה אם נחבר סוללה של 15 אמפר שעה בעלת כוח פריקה של 2C לבקר 1500 וואט (בקר המושך 45 אמפר)?
כאן הצריכה של הבקר גבוהה יותר ממה שהסוללה שלנו יכולה לתת ומה שייקרה בדרך כלל זה שה-BMS (בקר הסוללה (לא לבלבל עם בקר האופניים)) ייכנס למצב הגנה וייכבה את הסוללה על מנת להגן על התאים (מה שבפועל לא תמיד קורה)

וזה מוביל לבעיה נוספת אשר צצה לאחרונה שחנויות משווקות סוללות בעלות כוח פריקה גבוה כמוצר טוב יותר ומוכרות סוללות בעלות C גבוה אך בעלות BMS המוגבל להעברת אמפר נמוך.
לדוגמא, סוללה 8C בעלת קיבולת של 20 אמפר שעה (יכולת פריקה של 160 אמפר) המחוברת ל-BMS המוגבל ל-40 אמפר בלבד מה שלא מאפשר לנצל את היכולת של תאי הסוללה.
הסיבה שיימכרו BMS לא מתאים (בעל יכולת העברת אמפר נמוכה) היא לא אחרת משיקול כלכלי מאחר ו-BMS אשר יכול להעביר אמפר גבוה עולה הרבה יותר כסף.
בעיה נוספת היא שמשווקים סוללות בעלות C גבוה במארזים נשלפים אשר אינם יכולים להעביר יותר מ-30 אמפר בצורה בטוחה מאחר והחוטים והחיבורים בתוך המארז הינם מאוד דקים ולכן אין כל היגיון לייצר סוללה נשלפת בעלת BMS של יותר מ-30 אמפר ובטח שאין היגיון בשימוש בתאים עם C מאוד גבוה במארזים כאלה ולכן הסוללות היחידות שיכולות לעבוד באמפר גבוה בצורה יעילה ובטוחה הן סוללות בהתאמה אישית אשר נבנות בהתאם לסוג התא הנרכש.

* חשוב! מומלץ מאוד לא לצרוך יותר מ-75% מכוח הפריקה על מנת לא לאמץ את הסוללה ולשמור על אורח חייה.
לדוגמא: סוללה בעלת קיבולת של 15 אמפר שעה וכוח פריקה של 2C אשר לפי החישוב שלמעלה יכולה לתת כ-30 אמפר, מומלץ לצרוך ממנה מקסימום 22.5 אמפר.

* כוח הפריקה לא משפיע רק על אורח חיי הסוללה אלא גם על ביצועים.
ברגע שאנחנו מפעילים את המנוע, המתח של הסוללה יורד בכמה וולטים (וחוזר בחזרה למעלה כשמפסיקים את הכוח למנוע) וכמו שאנחנו כבר יודעים כמה שהוולט של המערכת גבוה יותר כך האופניים נוסעים חזק ומהר יותר.
כאן שוב נכנסת ההשפעה של ה-C, ככל שה-C גבוה יותר הסוללה פחות מתאמצת לתת את הזרם שלה ובכך ירידת הוולט תחת עומס נמוכה יותר וזה מתורגם ליותר כוח ומהירות (וולט גבוה יותר = מערכת חזקה יותר).


אז האם 3C
 זה באמת ייתרון כל כך גדול?

כנראה שלא…למה לא? כי רוב המערכות הסטנדרטיות מקבלות את כל מה שהן צריכות מה-2C המאוד נפוץ וההבדל בכוח בין 2C ל-3C הוא מאוד קטן.
זה נשמע כאילו 3C זה 50% תוספת מ-2C אבל זה לא עובד בצורה כזו, זה לא באמת 50% יותר כוח אלא זה ייתרון קל שכמעט ולא מורגש (אם בכלל).
מוכרים אותם בתור "תאי כוח" (המצאה ישראלית) רק כדי…למכור…
אז מזה C גבוה לסוללות ליתיום אתם שואלים? 12C, 8C ואפילו 15C (ה-12C ו-15C הם של חברה לא אחרת מאשר Sony האחת והיחידה אבל סוללה של Sony תעלה לנו כמו כליה) אך לרוב אין לנו צורך ב-C המאוד גבוה, אבל אם נרצה שיפור בתאוצה למשל אז נתמקד במינימום של 8C ומעלה ומעבר ל-8C זה בדרך כלל מגיע למחלקת הליתיום פולימר שזה כבר עולם אחר של אזורים של 20C עד 100C וסוללות אלו הן מסוכנות בצורה קיצונית ובדרך כלל משמשות בכלים המצריכים זרמים גבוהים בעוד שהקיבולת נמוכה (על מנת לשמור על גודל פיזי קטן) כמו למשל עולם הטיסנים, רחפנים, סירות ומכוניות על שלט וכו'.


מחזורי טעינה (אורח חיים)

תאי סוללה בעלי C גבוה בדרך כלל מדורגים בפחות מחזורי טעינה (חיים קצרים יותר) וזה מכיוון שסוללות בעלות C גבוה יותר בדרך כלל נמצאות תחת עומס גדול ועומס גדול יותר = "שחיקה" מהירה יותר.
אבל! אם המערכת החשמלית של האופניים צורכת כוח גדול, הסוללה עם ה-C הגבוה יותר תנצח במבחן אורח החיים מאחר וסוללות בעלות C נמוך ייתחממו ויינזקו מהעומס.


איכות בניית הסוללה

בניית סוללת ליתיום 60 וולט 31.2 אמפר שעה

דבר נוסף שיש לשקול לפני רכישת סוללה בעלת C גבוה הוא איכות בניית הסוללה.
כמו שמקודם דיברנו על C גבוה בשילוב BMS שלא מאפשר העברת זרם גבוה, אז יש מחסום נוסף שיכול להגביל את ביצועי התאים שהוא איכות הבניה.
סוללה בעלת כוח פריקה גבוה חייבת להבנות עם פסי ניקל טהור (המחברים את תאי הסוללה לסוללה אחת גדולה) ולא ציפוי ניקל ובנוסף חובה שפסי הניקל יהיו עבים מהרגיל ושכל תא בטור בתוך הסוללה יהיה מחובר עם פס ניקל משלו ולא לחבר למשל 10 תאים עם שני פסים (כמו רוב הסוללות הנמכרות בישראל) אלא 10 תאים עם 10 פסים (כמו בתמונה, 12 תאים במקביל מחוברים עם 12 פסי ניקל לתא הבא בטור).
בנוסף חשוב שהחוטים יהיו עבים מספיק ושההלחמות יהיו חזקות ואיכותיות ובלי Cold Joints אשר לא מחברות את החוטים בצורה טובה מספיק.
כל אלה משפיעים משמעותית על היכולת של הסוללה לתת את ה-C אשר עליו שילמנו ואי הקפדה על הדברים תגרום לא רק לביצועים נמוכים בהרבה אלא גם לסכנה של חימום ייתר של המוליכים (פסי ניקל, חוטים וכו') וזה כמובן מוביל לנזק רב לסוללה.


לסיכום

עלינו להתמקד בסוללות של מותג בעלות כוח פריקה המתאים לצרכים שלנו ובנוסף לוודא שה-BMS, מארז הסוללה ואיכות הבניה מתאימים לכוח הפריקה ובכך נקבל סוללה אשר תיתן לנו את התמורה הגבוהה ביותר לצרכים שלנו ולכיס שלנו.

מקווים שעזרנו לכם לבחור את הסוללה המתאימה ביותר בשבילכם ושמצאתם את הידע במאמר זה שימושי.

אם יש לכם שאלות אתם מוזמנים ליצור איתנו קשר 🙂

 

בברכה,
צוות
PowerPacks