كيفية تقدير مدى الدراجة الكهربائية من سعة بطارية ٣٦ فولت وواط-ساعة

كيفية تقدير مدى الدراجة الكهربائية من سعة بطارية ٣٦ فولت وواط-ساعة

وَسْمُ ٣٦ فولت يُخبِرُكَ بجهد البطارية الاسميّ لدراجة كهربائية. ولا يُخبِرُكَ، من تلقاء نفسه، بالمسافة التي ستقطعها الدراجة. ولتقدير المدى، احْسُبْ الجهد والساعات-أمبير إلى وحدة الواط-ساعة، ثم قارن هذه الطاقة المخزَّنة مع الطاقة التي من المرجَّح أن تستهلكها الدراجة لكل ميل أو كيلومتر. ولفرق العلامات التجارية والمشترين الذين يخططون لمواصفات دراجة كهربائية بجهد ٣٦ فولت، فإن هذه المحادثة أكثر فائدة من ذكر رقم واحد فقط للمدى.

والحساب بسيط، لكن النتيجة ينبغي أن تكون على هيئة فترةٍ زمنيةٍ أو نطاقٍ، لا وَعدًا مطلقًا. فمستوى المساعدة، والتضاريس، والسرعة، ووزن الراكب والحمولة، والإطارات، والرياح، ودرجة الحرارة، وحالة البطارية — كلُّها عوامل تؤثِّر في الاستهلاك الفعلي في العالم الحقيقي. ابدأ بالرقم الذي يعبِّر عن الطاقة، ثم اجعل الافتراضات المستخدمة واضحةً للجميع.

ابدأ بالتمييز بين ٣٦ فولت، والساعات-أمبير، والواط-ساعة

الجهد (فولت) يصف الجهد الكهربائي الاسمي لنظام البطارية. والساعات-أمبير تصف سعة الشحنة. أما الواط-ساعة فهي وحدة تجمع بين هذين المقدارين لتُشكِّل رقماً يعبِّر عن الطاقة، وهي وحدةٌ أكثر فائدةٍ بكثيرٍ في تقدير المدى:

الواط-ساعة (Wh) = الجهد الاسمي (V) × السعة (Ah)

على سبيل المثال، سعة الطاقة الاسمية التقريبية لبطارية بجهد ٣٦ فولت وسعة ١٠ أمبير-ساعة هي ٣٦٠ واط-ساعة. أما بطارية بجهد ٣٦ فولت وسعة ١٥ أمبير-ساعة فهي نحو ٥٤٠ واط-ساعة. وكلا البطاريتين تعملان عند جهد ٣٦ فولت، لكن حزمة الـ٣٦ فولت و١٥ أمبير-ساعة تخزّن طاقة اسمية أكبر بنسبة تقارب ٥٠٪، وبالتالي يمكنها دعم رحلة أطول في ظروف مماثلة.

وهذا يفسّر أيضًا لماذا لا ينبغي عرض بطارية دراجة كهربائية بجهد ٣٦ فولت وسعة ١٠ أمبير-ساعة وحزمة بجهد ٣٦ فولت وسعة ١٥ أمبير-ساعة على أنها قابلة للتبديل ببساطة لأن الجهد متطابق. فالجهد هو أحد معايير التوافق؛ أما الطاقة القابلة للاستخدام فهي المعيار الذي يحدد المدى. وقبل مقارنة الحزم، يجب على المشترين التأكد أيضًا من توافق الموصل والتحكم الإلكتروني (الكونترولر) وشكل التثبيت وملف الشحن والأبعاد الفيزيائية مع النظام الموجود في الدراجة.

حوّل الوحدات من واط-ساعة إلى مدى تقديري

وبمجرد حصولك على القيمة بوحدة واط-ساعة، استخدم معدل استهلاك طاقة متوقع:

المدى التقديري = واط-ساعة البطارية ÷ واط-ساعة لكل ميل متوقعة

ولتقدير أولي في مرحلة التخطيط، استخدم نطاقًا من افتراضات الاستهلاك بدلًا من رقم ثابت واحد:

هذه الفئات أدوات تخطيطية وليست تصنيفات معتمدة للنطاق. وهي تساعد الفريق على توضيح الظروف التي تستند إليها المطالبة، وعلى اتخاذ قرار بشأن ما إذا كانت تركيبة البطارية مناسبة لحالة الاستخدام المقصودة.

أمثلة عملية لبطارية ٣٦ فولت × ١٠ أمبير ساعة وبطارية ٣٦ فولت × ١٥ أمبير ساعة

مثال ١: ٣٦ فولت × ١٠ أمبير-ساعة

٣٦ فولت × ١٠ أمبير-ساعة = ٣٦٠ واط-ساعة . وبمعدل ١٨ واط-ساعة لكل ميل، فإن التقدير البسيط هو ٣٦٠ ÷ ١٨ = ٢٠ ميلًا . وبمعدل ٢٥ واط-ساعة لكل ميل، يصبح المدى تقريبًا ١٤ ميلًا . وبالتالي، فإن التوقع المعقول هو مدى يتراوح بين ١٤ و٢٠ ميلًا تقريبًا، قبل أخذ الاحتياطي المحافظ والعوامل المؤثرة في المسار الفردي في الاعتبار.

مثال ٢: ٣٦ فولت × ١٥ أمبير-ساعة

٣٦ فولت × ١٥ أمبير-ساعة = 540Wh عند استهلاك ١٨ واط ساعة لكل ميل، تكون التقديرات ٣٠ ميلًا؛ وعند استهلاك ٢٥ واط ساعة لكل ميل، تكون التقديرات نحو ٢٢ ميلًا. وبافتراضات مماثلة، فإن بطارية ٣٦ فولت و١٥ أمبير ساعة توفر نطاق تخطيط عملي يتراوح بين ٢٢ و٣٠ ميلًا.

للتخطيط بالوحدات المترية، اقسم القيمة بوحدة واط ساعة على استهلاك الواط ساعة لكل كيلومتر. فإذا كان من المتوقع أن تستهلك مسارٌ معينٌ ١٢ واط ساعة/كم، فإن حزمة طاقة سعتها ٥٤٠ واط ساعة تعطي ٤٥ كم في الحساب البسيط. ولا يتغير الأسلوب: قارن الطاقة المخزَّنة بالطاقة المستهلكة.

استخدم قيمة واط الساعة المذكورة للبطارية عند توافرها.

إذا كانت المواصفات تشير بالفعل إلى وحدة واط ساعة، فابدأ باستخدام تلك القيمة أولًا. فهذا يجنبك الفروق الناتجة عن التقريب في الجهد الاسمي، ويُبسِّط عملية المقارنة. على سبيل المثال، بطارية الدراجة الكهربائية EcoCell-360 Pro الليثيوم-أيون، فولتية ٣٦ فولت، سعة ١٠,٤ أمبير-ساعة، طاقة ٣٧٤ واط-ساعة، تحتوي خلايا سامسونج من نوع ٢١٧٠٠، مقاومة للماء والغبار وفق معيار IP67، ومعتمدة وفق معيار UL 2849 مذكورة عند ٣٦ فولت و١٠,٤ أمبير ساعة و٣٧٤ واط ساعة. ويعطي القانون ٣٦ × ١٠,٤ = ٣٧٤,٤ واط ساعة، وهي قيمة تتماشى بشكل وثيق مع القيمة المذكورة وهي ٣٧٤ واط ساعة.

وباستخدام ٣٧٤ واط ساعة، يكون تقدير المدى نحو ٢١ ميلًا عند استهلاك ١٨ واط ساعة لكل ميل، ونحو ١٥ ميلًا عند استهلاك ٢٥ واط ساعة لكل ميل. وهذه طريقة شفافة لتقديم توقع لمدى دراجة كهربائية ٣٦ فولت دون إيحاء بأن كل راكب سيحقق نفس النتيجة.

لماذا يتغير المدى الفعلي من رحلة إلى أخرى

لا يستهلك المحرك عددًا ثابتًا من الواط-ساعة لكل ميل. فإعدادات مساعدة الدواسة الأعلى تطلب من البطارية توفير طاقة أكبر. كما أن صعود التلال والتسارع المتكرر يستهلكان طاقة أكثر من القيادة على سطح مستوٍ. ويمكن أن يؤثر وجود راكب ثقيل أو حمولة كبيرة، أو إطارات منفوخة بشكل غير كافٍ، أو انخفاض درجات الحرارة، أو رياح قوية معاكسة، أو بطارية متقدمة في العمر، جميعها في اتجاه تقليل المدى ضمن النطاق المخطط له.

وهناك تصحيح ذاتي مفيد أيضًا: فالواط الخاص بالمحرك لا يعادل الاستهلاك المستمر للطاقة. فتصنيف محرك بقدرة ٢٥٠ واط أو ٣٥٠ واط يعبّر عن أقصى قدرة يمكنه تحقيقها، بينما يعتمد المدى على المدة التي تُستخدم فيها تلك القدرة وكيفية استخدامها. فقد يستهلك راكب يدوّس باستمرار وباستخدام إعداد مساعد منخفض طاقة أقل بكثير لكل ميل مما قد توحي به أقصى قدرة للمحرك.

قائمة تحقق للمشتري عند مناقشة مدى بطارية ٣٦ فولت

• اذكر الجهد الاسمي والسعة بالأمبير-ساعة، ثم قدّم الناتج من الواط-ساعة.
• قدّم نطاقًا لمدى القيادة مع توضيح افتراض استهلاك الواط-ساعة لكل ميل الذي استند إليه هذا النطاق.
• وَصِفْ مَسَارَ الرِّحْلَةِ وَشُرُوطَ المَسَاعَدَةِ بَدَلًا مِنْ الابْتِدَاءِ بِأَعْظَمِ مَدًى مُطْلَقٍ.
• احْفَظْ التَّوافُقَ فِي الجَهْدِ مُنْفَصِلًا عَنْ مُقَارَنَةِ سِعَةِ الطَّاقَةِ.
• تَأَكَّدْ مِنْ وَصِلَةِ التَّوصِيلِ، وَجَهْدِ المُحَكِّمِ، وَمَتَطلَّبَاتِ شَاحِنِ الطَّاقَةِ، وَأَبْعَادِ العُلْبَةِ، وَتَرْتِيبِ التَّثْبِيتِ قَبْلَ الاستِبْدَالِ أَوْ تَأْكِيدِ المُوَافَقَةِ عَلَى التَّحْدِيدَاتِ.
• فِي صَفَحَاتِ المُنْتَجَاتِ وَمَوَادِ المَبِيعَاتِ، وَصِفْ التَّقْدِيرَ بِأَنَّهُ «نَمُوذَجِيٌّ» أَوْ «إرشَادٌ تَخْطِيطِيٌّ» مَا لَمْ يَكُنْ مَدْعُومًا بِأُسْلُوبِ اخْتِبَارٍ مُعَرَّفٍ.

اجْعَلِ الحِسَابَ مُفِيدًا، وَلَا تَجْعَلْهُ دَقِيقًا جِدًّا.

لِبَطَّارِيَةِ الدَّرَّاجَةِ الكَهْرَبَائِيَّةِ البَالِغَةِ ٣٦ فولت، ابْدَأْ بِالوَاطِ السَّاعِي (Wh): اضْرِبْ ٣٦ فولت فِي تَصْنِيفِ الأَمْبير-سَاعَةِ (Ah)، أَوِ اسْتَعْمِلْ رَقْمَ الوَاطِ السَّاعِيِّ المَذْكُورَ. ثُمَّ اقْسِمْ تِلْكَ الكَمِّيَّةَ مِنَ الطَّاقَةِ عَلَى نِطَاقِ اسْتِهْلاكٍ وَاقِعِيٍّ يَتَنَاسَبُ مَعَ ظُرُوفِ الرُّكُوبِ المُقْصُودَةِ. فَمَثَلًا، حِزَامُ بَطَّارِيَةٍ ٣٦ فولت / ١٠ أمْبير-سَاعَةٍ يُعَدُّ نَحْوَ ٣٦٠ وَاطًا سَاعِيًّا، بَيْنَمَا حِزَامُ بَطَّارِيَةٍ ٣٦ فولت / ١٥ أمْبير-سَاعَةٍ يُعَدُّ نَحْوَ ٥٤٠ وَاطًا سَاعِيًّا؛ وَهَذَا الأَخِيرُ يَحْمِلُ طَاقَةً أَكْثَرَ وَيَدْعَمُ عَادَةً مَدًى أَطْوَلَ إِذَا كَانَتِ الدَّرَّاجَةُ وَالمَسَارُ مُتَمَاثِلَيْنِ.

أصدق اتصالٍ بشأن المدى هو الاتصال البسيط والمشروط: عرض الحساب، وعرض الافتراضات المتعلقة بالقيادة، وتوفير مساحة للظروف الفعلية. وهذا يُسهّل على فريق العلامة التجارية مقارنة خيارات البطاريات، وتوضيح التوقعات للمستخدمين، والتحقق من توافق النظام قبل الانتقال إلى العينات أو المواصفات الإنتاجية.