تعظيم عمر دورة بطارية LiPo

مقدمة: زيادة عمر بطارية LiPo

في هذه المدونة، سنستعرض تقنية بسيطة لزيادة عمر حزمة البطارية عن طريق زيادة عدد دورات الشحن الممكنة في بطارية تعتمد على الليثيوم. إذا كنت مثلي، فهناك بعض التضحيات التي يجب القيام بها، وقد يكون الأمر تحديًا للأشخاص مثلي الذين يرغبون في تحسين أداء البطارية، خاصة من حيث وقت التشغيل.

الآن، دعونا ندخل في التفاصيل. في الأساس، يركز هذا المدونة على العمل مع دورات الشحن، والطريقة لتحقيق دورات ممتدة هي بعدم شحن حزم البطاريات بالكامل إلى 4.20 فولت (للبطاريات العادية من نوع ليثيوم بوليمر) أو 4.35 فولت (للبطاريات عالية الجهد).

مخاطر الجهد الأقصى لبطارية LiPo

نعلم بالفعل أنه إذا قمنا بشحن البطارية إلى 4.20 فولت وتخزينها عند هذا الجهد، فإننا نخاطر بإتلاف حزمة بطاريات ليثيوم بوليمر العادية. البطاريات لا تعمل بشكل جيد عند أقصى جهد لها، ونحن مهتمون بزيادة عمرها الافتراضي. ما تفضله البطاريات هو أن تكون أقرب إلى جهد التخزين لبطارية الليثيوم بوليمر، وهو النقطة الأساسية التي سنركز عليها. النقطة الأساسية هي أن البطاريات لا تعمل بشكل جيد عندما تكون عند أي من طرفي نطاق الجهد؛ سنركز اليوم بشكل خاص على الطرف الأعلى من هذا النطاق. أما بالنسبة للجهد المنخفض، فسوف نستبعده من النقاش هنا.

الحفاظ على الحد الأدنى لمستويات شحن بطارية LiPo

ما نريد التأكد منه هو أننا نحافظ دائمًا على حالة شحن لا تقل عن 15 بالمئة في حزمة البطارية، مع كون 20 بالمئة أكثر مثالية. لن نسمح للشحن بالانخفاض تحت هذا المستوى لأغراض مناقشتنا. تتوافق حالة الشحن هذه مع مستويات الجهد الموضحة في الرسم البياني. 

إدارة دورات الشحن باستخدام شاحن محوسب

الآن، بخصوص دورات الشحن، إذا كان لديك شاحن محوسب، تصبح العملية أسهل بكثير. الهدف هو إيقاف الشحن قبل الوصول إلى جهد الذروة لبطارية بوليمر الليثيوم، وهو 4.20 فولت للبطاريات العادية أو 4.35 فولت للأنواع عالية الجهد. العديد من الشواحن الحديثة تسمح لك بضبط جهد معين يشحن إليه البطارية، وتتوقف تلقائيًا عند تلك النقطة. هذه هي أبسط طريقة لإدارة عملية الشحن.

بالنسبة لهذه الطريقة، توصيي هي ضبط الحد الأقصى لجهد الشحن بين 4.10 فولت و4.19 فولت.

المقايضات بين السعة، الأداء، وعمر دورة بطارية LiPo

إذا كنت تفضل، يمكنك ضبطه أقل من 4.10 فولت. ومع ذلك، هذا يقدم مقايضة بين سعة البطارية، الأداء، وعدد الدورات. أدناه، سأقدم صيغة لحساب عمر دورة حزمة البطارية بناءً على هذه الإعدادات.

الشحن إلى 4.10 فولت كحد أقصى للجهد سيؤدي إلى عمر دورة يعادل 0.5 دورة، حيث تتراوح الدورة الكاملة من 15 إلى 20 بالمئة شحن حتى 100 بالمئة. إذا خفضت الجهد إلى 4.10 فولت، يمكنك الرجوع إلى الرسم البياني لرؤية السعة وحالة الشحن التي ستحتفظ بها بطاريتك. بشكل أساسي، ستضحي ببعض السعة، مما يعني أنك لن تحصل على وقت تشغيل طويل، وهذا قد يكون عيبًا للبعض. ومع ذلك، يمكنك التخفيف من ذلك عن طريق شراء حزمة بطارية ذات سعة أكبر في المستقبل.

المقايضات في الأداء فوق 4.10 فولت

الجانب السلبي الثاني هو أن الأداء فوق 4.10 إلى 4.20 فولت لكل خلية سيكون محدودًا أيضًا. يعني فقدان الأداء هذا أن محركك لن يصل إلى سرعة دوران عالية جدًا، مما يحد من السرعة القصوى المحتملة لمركبتك التي يتم التحكم فيها عن بُعد. بالنسبة لي، لا أمانع التضحية بهذا عند استخدام مركباتي للعب العادي أو طيران طائرة يتم التحكم فيها عن بُعد، حيث أنني لا أركز على تعظيم الأداء أو وقت التشغيل في تلك الحالات. مع ذلك، ستكون هذه الطريقة مثالية لتمديد عمر مركباتي التي يتم التحكم فيها عن بُعد، وخاصة البطاريات نفسها. 

ليس فقط أنني أخطط لاستخدام هذه التقنية لمعدات التحكم عن بعد الخاصة بي، بل أتبناها أيضًا لأجهزة إلكترونية أخرى مثل هواتف المحمول وأجهزة الكمبيوتر المحمولة الخاصة بي.

اختيار جهد شحن بطارية LiPo المناسب لعمر الدورة

لا يتعين عليك الالتزام بعتبة 4.10 فولت؛ يمكنك اختيار أي جهد ضمن النطاق الموصى به. على سبيل المثال، إذا اخترت 4.15 فولت، سيكون عمر الدورة لديك ما يعادل حوالي 0.71 دورة.

لنعطي هذا منظورًا: إذا اخترت الشحن فقط إلى 4.10 فولت، فهذا يشبه استخدام 0.5 دورة شحن، مما يعني مضاعفة عمر بطاريتك من حيث دورات الشحن. يمكن لحزمة بطارية ليثيوم بوليمر مُعتنى بها جيدًا أن تدوم عادة بين 200 إلى 500 دورة. إذا كنت حريصًا على العناية المناسبة — مثل الحفاظ على البطارية في درجة حرارة معقولة، وتجنب السحب المفرط للطاقة، والشحن بمعدلات بين 1C و 2C — يمكنك تعظيم عدد الدورات. وعلى العكس، إذا أسأت استخدام البطارية، قد ترى أقل من 200 دورة.

كيفية مضاعفة عمر بطاريتك

لنفترض أنك تحصل على 200 دورة من حزمة، وتشحنها إلى 4.10 فولت في كل مرة. باستخدام هذه التقنية، يمكنك فعليًا مضاعفة العمر الافتراضي، مما يعني أنك ستحصل على 400 دورة. بالنسبة لبطارية عالية الجودة ومُعتنى بها جيدًا، يمكنك الحصول على ما يصل إلى 500 دورة. بتطبيق هذه الطريقة، يمكنك رؤية ما يصل إلى 1000 دورة من بطارية من الدرجة الأولى.

هذا زيادة كبيرة في عمر البطارية. إذا كنت تفضل أداءً أعلى ووقت تشغيل أطول ومستعدًا للشحن إلى 4.15 فولت، فستحقق حوالي 770 دورة، كما ذُكر سابقًا. 

الخلاصة: تعظيم عمر بطارية LiPo لتحقيق الفعالية من حيث التكلفة

لتلخيص الأمر، الخلاصة هي أنه باستخدام هذه الطريقة للحد من الجهد، يمكننا إطالة عمر حزم البطاريات بشكل كبير. نظرًا لأن البطاريات مكلفة، فإن تعظيم عمرها الافتراضي هو استراتيجية قيمة. إذا لم تمانع التضحية ببعض وقت التشغيل أو الأداء، يمكن لهذا النهج أن يحدث فرقًا ملحوظًا. إذا كنت تريد تجنب التضحية بالسعة، يمكنك دائمًا اختيار حزمة بطارية أكبر، طالما أنها تناسب القيود الفيزيائية لجهازك ولا تضيف وزنًا زائدًا.

كما ذكرت سابقًا، هذه تقنية سهلة يمكننا جميعًا تطبيقها، بشرط أن نكون مستعدين للتضحية ببعض الأداء من أجل الاستفادة من طول العمر.

اطلع على الفيديو الكامل هنا