ماذا تفعل هذه الحاسبة
تقدّر حاسبة زمن تفريغ البطارية المدة التي تستطيع خلالها البطارية تغذية حِمل ثابت قبل أن تبلغ حدّ القطع الآمن. تأخذ سعة البطارية بالأمبير-ساعة (Ah)، وتيار الحِمل الثابت بالأمبير (A)، وعمق التفريغ المفيد (DoD) كنسبة مئوية، ثم تُعطيك زمن التشغيل المتوقع بالساعات والدقائق.
طريقة الاستخدام
أدخل السعة الاسمية المدوّنة على البطارية (مثلًا 100 أمبير-ساعة). ثم أدخل التيار الذي يسحبه جهازك بالأمبير. اضبط بعد ذلك عمق التفريغ — فمعظم بطاريات الرصاص الحمضية يُحدّ استخدامها بنحو 50% للحفاظ على عمرها، بينما تسمح حِزم الليثيوم (LiFePO4) عادةً بنسبة 80%–100%. اضغط «احسب» لتظهر لك مدة التشغيل.
شرح المعادلة
زمن التشغيل يساوي السعة المفيدة مقسومة على تيار الحِمل: $$t = \frac{\text{Capacity (Ah)} \times \dfrac{\text{DoD (\%)}}{100}}{\text{Load Current (A)}}$$ يحوّل معامل عمق التفريغ السعة الاسمية إلى الطاقة التي يمكنك استخدامها فعليًا دون الإضرار بالبطارية. فعلى سبيل المثال، تفريغ بطارية سعتها 100 أمبير-ساعة حتى 80% فقط يمنحك 80 أمبير-ساعة قابلة للاستخدام.
مثال محلول
بطارية سعتها 100 أمبير-ساعة تُغذّي حِملًا قدره 5 أمبير بعمق تفريغ مفيد 80%. السعة المفيدة = \(100 \times 0.80 = 80\) أمبير-ساعة. زمن التشغيل = \(80 \div 5 = 16\) ساعة. تعرض الحاسبة 16 ساعة (16 س 0 د).
عمق التفريغ الموصى به حسب نوع البطارية
عمق التفريغ (DoD) هو النسبة المئوية من السعة المقدرة للبطارية التي يمكنك استخدامها بأمان في كل دورة. التفريغ أعمق من الموصى به يقلل من عمر الدورة بشكل كبير، لذا يجب أن تعكس السعة القابلة للاستخدام في صيغة وقت التشغيل \(t = \frac{Ah \times DoD}{A}\) عمق التفريغ الواقعي لكيمياء البطارية — وليس 100٪ من أمبير-ساعات لوحة البيانات.
| نوع البطارية | عمق التفريغ القابل للاستخدام الموصى به | تأثير دورة الحياة النمطي |
|---|---|---|
| الرصاص الفيضان | 50٪ | التفريغ المنتظم بعد 50٪ يقلل بشكل حاد من عدد الدورات؛ الدورات السطحية تطيل العمر. |
| AGM (الرصاص المختوم) | 50٪ (حتى 80٪ عرضي) | أكثر تحملاً من الفيضان، لكن دورات 80٪ الروتينية تقلل العمر الافتراضي. |
| الهلام | 50–60٪ | حساس للتفريغ العميق والتيار العالي؛ الدورات اللطيفة مفضلة. |
| LiFePO4 (ليثيوم فوسفات الحديد) | 80–100٪ | يتعامل جيداً مع الدورات العميقة؛ 2000–5000+ دورة حتى عند عمق تفريغ عالي. |
| Li-ion (NMC/Li-po) | 80–90٪ | تجنب النسبة المئوية العليا والدنيا القليلة يطيل العمر الكلي. |
على سبيل المثال، بنك البطارية الفيضان 100 أمبير-ساعة يوصل فقط حوالي 10 ساعات عند تحميل 5 أمبير عند الحد الأدنى 50٪ DoD، بينما 100 أمبير-ساعة LiFePO4 عند 80٪ DoD يعمل لفترة أطول ملحوظة.
وقت التشغيل في السيناريوهات الشائعة
يطبق الجدول أدناه \(t = \frac{Ah \times DoD/100}{A}\) على عدة إعدادات واقعية. الطاقة القابلة للاستخدام هي السعة المقدرة مضروبة في عمق التفريغ؛ وقت التشغيل هو هذا الرقم أمبير-ساعة القابل للاستخدام مقسوماً على تيار الحمل.
| السعة (أمبير-ساعة) | التحميل (أمبير) | عمق التفريغ | القابل للاستخدام (أمبير-ساعة) | وقت التشغيل (ساعة) |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 5 | 50٪ | 50 | 10.0 |
| 100 | 5 | 80٪ | 80 | 16.0 |
| 200 | 10 | 80٪ | 160 | 16.0 |
| 50 | 2 | 100٪ | 50 | 25.0 |
| 120 | 8 | 50٪ | 60 | 7.5 |
هذه الأرقام مثالية. وقت التشغيل الفعلي يتم تقليله بخسائر العاكس والدرجة الحرارية وعمر البطارية وتأثير Peukert، الذي يقلل من السعة الفعالة للرصاص الحمضي عند تيارات التفريغ الأعلى. أضف هامش 10–20٪ للتخطيط.
شرح المصطلحات الرئيسية
- أمبير-ساعة (أمبير-ساعة)
- مقياس لسعة الشحن يساوي أمبير واحد يتدفق لمدة ساعة واحدة. بطارية 100 أمبير-ساعة يمكنها نظرياً توفير 100 أمبير لمدة ساعة واحدة، أو 10 أمبير لمدة 10 ساعات، وهكذا.
- تيار الحمل (أمبير)
- التيار المستمر بالأمبير الذي تستقطبه الأجهزة المتصلة. التيار الأعلى يستنزف البطارية بشكل أسرع وبالنسبة للرصاص الحمضي، يقلل من السعة الفعالة.
- عمق التفريغ (DoD)
- النسبة المئوية من السعة المقدرة المستخدمة فعلياً قبل إعادة الشحن. DoD بنسبة 30٪ يعني أن 70٪ من الشحن تبقى؛ عمق التفريغ الأعمق يعطي مزيداً من وقت التشغيل ولكن دورات حياة أقل.
- حالة الشحن (SoC)
- الشحن المتبقي معبراً عنه كنسبة مئوية من السعة الكاملة — في الأساس عكس DoD. 100٪ SoC ممتلئ؛ 100٪ SoC ناقص 80٪ DoD يترك 20٪ SoC.
- تأثير Peukert
- ميل البطارية (خاصة الرصاص الحمضي) إلى توصيل سعة قابلة للاستخدام أقل مع زيادة تيار التفريغ. يتم وصفها بقانون Peukert، \(t = H\left(\frac{C}{I H}\right)^{k}\)، حيث يكون الأس \(k\) عادة حوالي 1.1–1.3 للرصاص الحمضي وقريب من 1.0 ل LiFePO4.
- معدل C
- مقياس لتيار التفريغ أو الشحن بالنسبة للسعة. معدل 1C يفرغ السعة الكاملة في ساعة واحدة، و 0.5C في ساعتين، و 2C في نصف ساعة. بالنسبة لبطارية 100 أمبير-ساعة، 1C يساوي 100 أمبير.
الأسئلة الشائعة
لماذا يكون زمن التشغيل الفعلي أقصر غالبًا؟ بسبب تأثير بوكرت (Peukert)، إذ تقلّل معدلات التفريغ العالية من السعة الفعلية، كما تؤدي الحرارة والعمر وخسائر العاكس (الإنفرتر) إلى تقليص المدة. اعتبر هذه النتيجة تقديرًا مثاليًا.
أي قيمة لعمق التفريغ أستخدم؟ استخدم 50% لبطاريات الرصاص الحمضية (المغمورة أو AGM)، و80%–100% لبطاريات الليثيوم بحسب توصية الشركة المُصنّعة.
كيف أحوّل الواط إلى أمبير؟ اقسم استطاعة الجهاز بالواط على جهد البطارية. فجهاز بقدرة 60 واط على بطارية 12 فولت يسحب \(60 \div 12 = 5\) أمبير.
