الإجابة: يعتمد وقت التشغيل على سعة طاقة البطارية (Wh) وحمل المحرك (W)، مع وجود اختلافات كبيرة بين القيم النظرية والفعلية.
الصيغ والتعاريف الأساسية
طاقة البطارية (Wh) = الجهد (V) × أمبير-ساعة (Ah)
طاقة التحميل (W) = الطاقة المطلوبة لتشغيل المحرك أو النظام بشكل مستقر
زمن التشغيل النظري (ساعات) = طاقة البطارية ÷ طاقة التحميل
مثال: ينتج عن بطارية بقوة 432 واط/ساعة تشغل محركاً بقوة 350 واط وقت تشغيل نظري = 432 ÷ 350 ≈ 1.23 ساعة (74 دقيقة تقريباً).
ومع ذلك، يمثل هذا تقديرًا مثاليًا. يجب أن تأخذ العملية الفعلية في الحسبان مختلف الخسائر والعوامل المؤثرة.
العوامل الواقعية وتصحيح التدهور في العالم الحقيقي
تؤثر العوامل التالية بشكل كبير على وقت التشغيل الفعلي:
1. تقلبات الحمل وذروة الطاقة: يؤدي التشغيل المتكرر للطاقة العالية أو التسارع المتكرر للمحرك إلى تعريض البطارية لظروف تحميل عالية، مما يقلل بشكل مباشر من وقت التشغيل.
2. خسائر التحويل والمقاومة الداخلية: تعاني الطاقة حتماً من خسائر أثناء النقل والتحويل. تحدث هذه الخسائر داخل البطارية نفسها، ووحدة التحكم الإلكترونية (ECU)، والأسلاك، والواجهات المختلفة، مما يقلل من الكفاءة الإجمالية والمدى الفعال.
3. استراتيجيات منع التفريغ العميق: لإطالة عمر البطارية، عادةً ما تمنع الأنظمة البطاريات من التفريغ الكامل للبطاريات إلى 0%. على سبيل المثال، تحدّ العديد من الأجهزة من السعة القابلة للاستخدام إلى حوالي 80%، مما يعني أنه حتى لو كانت البطارية ذات سعة مقدرة فإن طاقتها الفعلية القابلة للاستخدام تنخفض بالتالي.
4. درجة الحرارة: تؤثر درجة الحرارة المحيطة بشكل كبير على أداء البطارية. في الظروف الباردة، ينخفض النشاط الكيميائي للبطارية، مما يؤدي إلى انخفاض الأداء؛ وعلى العكس من ذلك، تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تسريع عمليات التدهور الداخلي، مما يقلل من المدى بالمثل.
5. تدهور البطارية: مع زيادة عدد دورات الشحن والتفريغ، تتدهور الخصائص الكيميائية للبطارية تدريجياً، مما يؤدي إلى انخفاض سعتها القصوى ببطء. وهذا هو السبب الأساسي لتناقص عمر البطارية بمرور الوقت.
مثال: بالنسبة لبطارية سعة 432 واط في الساعة محدودة بتفريغ 801 تيرابايت في الساعة مع فقدان كفاءة 101 تيرابايت في الساعة مع فقدان كفاءة 101 تيرابايت في الساعة، فإن الطاقة القابلة للاستخدام هي 432 × 0.8 × 0.9 = 311 واط في الساعة. ينتج عن تشغيل نظام بقدرة 350 واط قدرة تحمل تبلغ 311 ÷ 350 ≈ 0.89 ساعة (حوالي 53 دقيقة).
تقديرات سيناريو التطبيق45
الحمل الخفيف أو وضع الإبحار (متوسط قوة المحرك 150-250 واط): قد تدعم بطارية بقدرة 432 واط/ساعة وقت تشغيل يتراوح بين ساعتين إلى 3 ساعات
تضاريس مستوية + مساعدة معتدلة بالدواسة: يمكن تحقيق مدى يتراوح بين 15 و70 ميلاً (24-112 كم)، حسب سعة البطارية ومستوى المساعدة ووضع الركوب والتضاريس
الحمل الثقيل أو التسلق المتكرر: قد ينخفض المدى إلى 30%-60% من القيم النظرية
كيفية اختيار البطاريات لمتطلبات المدى المستهدف
1. تحديد متوسط الطلب على الطاقة (W)
2. تحديد مدة المشوار المستهدفة (بالساعات)
3. حساب السعة الزائدة واستراتيجية التفريغ (على سبيل المثال، استخدام السعة المتاحة 70-85%)
4. سعة البطارية المطلوبة = (الطاقة × الوقت) ÷ النسبة القابلة للاستخدام
مثال: بالنسبة لنظام متوسط طاقته 300 واط، ومدته المستهدفة ساعتان، ونسبة استخدامه 0.8:
المتطلبات = (300 × 2 × 300) ÷ 0.8 = 750 واط/ساعة بطارية.
