راه های افزایش عمر باتری ابزار شارژی

راه های افزایش عمر باتری ابزار شارژی

با روی کار آمدن باتری‌های شارژی، دنیای ابزارهای صنعتی، مخصوصا ابزارهای پرتابل یا قابل حمل، رنگ دیگری به خود گرفت. اما گاهی کاربران ابزارهای شارژی، روش دقیق و بهینه استفاده از باتری ابزار شارژی را نمی‌دانند. و با استفاده نادرست باعث آسیب دیدن یا حتی سوختن باتری می‌شوند. در این مقاله به طور کامل، راه های افزایش عمر باتری ابزار شارژی را توضیح داده‌ایم. با باتری بازار همراه باشید.

 

 

ظهور باتری شارژی و تحول در صنعت ابزار برقی

تا قبل از ظهور باتری شارژی، تمام کارشناسان و تکنسین‌های تعمیر، نصب و نگهداری، مجبور بودند هر کجا ابزار برقی استفاده می‌کنند، یک کابل ضخیم و بسیار بلند را هم با خود ببرند. حمل کابل چندین متری، پیدا کردن یک خروجی برق مناسب و گاهی نیاز به تبدیل فاز برق شهری، از مشکلات ابزارهای برقی قابل حمل تا قبل از ظهور باتری‌های شارژی بود.

اما امروزه انواع باتری‌های شارژی در اندازه و ظرفیت‌های گوناگون، باعث پیشرفت و افزایش کارایی ابزارهای برقی شده است. در نتیجه افزیش عمر باتری ابزار شارژی، باعث افزایش عمر خود ابزار نیز خواهد شد.

 

باتری ابزار شارژی و ساختار آن

باتری ابزار شارژی و ساختار آن

از بین تمام باتری‌های شارژی، باتری لیتیوم یون کاربرد گسترده تری در ابزار برقی شارژی دارد. در مقاله «راه های افزایش ایمنی باتری لیتیوم یون» درمورد روش‌های افزایش ایمنی و عمر این باتری پر کاربرد صحبت کردیم. پیشنهاد می‌کنم این مقاله را ازدست ندهید.

در این قسمت از مطلب به بررسی ساختار باتری ابزار شارژی می‌پردازیم؛ تا بهتر راه های افزایش عمر باتری ابزار شارژی را درک کنید.

باتری ابزار شارژی و ساختار آن

باتری شارژی ابزار ها، از ترکیب سری یا موازی سلول‌ها یا باتری‌های کوچک ساخته می‌شوند. این سلول‌ها مانند باتری‌های قلمی هستند. سلول‌هایی که برای ساخت باتری ابزار شارژی استفاده می‌شود، از سه نوع 18650 و 20700 و 21700 هستند. این اعداد نام سلول‌ها هستند و به معنی قطر و طول باتری هستند. دو عدد اول از سمت چپ، بیانگر قطر به میلی متر و سه عدد آخر، بیانگر طول باتری است.

 

 

پارامترهای مهم در افزایش عمر باتری ابزار شارژی

پارامترهای مهم در افزایش عمر عمر باتری ابزار شارژی

برای افزایش عمر باتری ابزار شارژی، ابدا باید بدانیم پارامترهای تاثیرگذار باتری ابزار شارژی چیست. در زیر این پارامترها و تاثیر آن‌ها روی افزایش عمر باتری ابزار شارژی را آورده‌ایم.

 

1-ظرفیت و افزایش عمر باتری ابزار شارژی

ظرفیت باتری یعنی مقدار توانایی باتری در ذخیره انرژی. ظرفیت باتری را معمولا با آمپر ساعت نشان می‌دهند. در مقاله «ظرفیت باتری چیست؟» به طور کامل در مورد این پارامتر مهم توضیح داده‌ایم.

در پاراگراف قبلی گفتیم که، باتری ابزار شارژی از سه نوع 18650، 20700 و 21700 است. با دانستن قطر و طول باتری، می‌توانیم حجم باتری را محاسبه کنیم. هر چه حجم باتری بیشتر باشد، ظرفیت آن نیز بیشتر است. و در نتیجه عمر باتری هم بیشتر است.

آمپر ساعت هر باتری شارژی، مدت عمر باتری در هر بار شارژ را نشان می‌دهد. و با جریان کلی که باتری می‌تواند به دستگاه بدهد، ارتباطی ندارد. برای درک بهتر این جمله مثال زیر را بخوانید.

مثلاً در باتری ۲۰ ولت ۶ آمپرساعت سری XR دیوالت از ۱۰ عدد سلول ۲۰۷۰۰ مدل NCR20700A پاناسونیک با ولتاژ ۳.۶ ولت و ظرفیت ۳۱۰۰ میلی آمپرساعت استفاده شده است

در توضیحی ساده‌تر می‌توان این‌طور بیان کرد که یک باتری ۲ آمپرساعتی می‌تواند (در حالت کاملاً ایده آل) یک بار (مثلاً ابزار) با مصرف ۲ آمپر را به مدت یک ساعت و مدام روشن نگه دارد. حال اگر مصرف ابزار ۴ آمپر باشد این باتری تنها می‌تواند نیم ساعت دستگاه را روشن نگه دارد..(منبع)

 

عمر مفید باتری شارژی ابزار بر اساس ظرفیت

عمر مفید یک باتری ابزار شارژی، زمانی به پایان می‌رسد؛ که ظرفیت آن باتری به 80 درصد ظرفیت اولیه خود برسد. و دیگر بالا نرود. در این صورت باتری هنوز هم قابل استفاده است. و عمر آن کامل به پایان نرسیده. اما ظرفیت آن مدام کمتر شده و باتری دیگر عمر مفیدی نخواهد داشت.

 

2-ولتاژ و افزایش عمر باتری ابزار شارژی

ولتاژ به معنی اختلاف پتانسیل دو سر مثبت و منفی باتری است. ولتاژ باتری ابزار شارژی، مهم‌ترین پارامتر آن است. برای مثال یک ابزار شارژی 20 ولت، نیاز به باتری شارژی 20 ولت دارد. و نمی‌توان از باتری با ولتاژ کمتر یا بیشتر از 20 برای آن استفاده کرد. اما به تازگی شرکت دیوالت، باتری ابزار شارژی به نام باتری فلکس ولت ساخته است. که قابلیت تنظیم ولتاژ بر اساس نیاز ابزار را دارد. این باتری در هر ابزاری استفاده شود، به طور خودکار ولتاژ متناسب با ولتاژ آن ابزار را رگوله می‌کند. با این فناوری، می‌توان از باتری با ولتاژ بالاتر برای ابزارهای با ولتاژ پایین هم استفاده کرد.

 

3-جریان و افزایش عمر باتری ابزار شارژی

برای هر ابزار شارژی باید باتری شارژی متناسب با جریانی که دستگاه نیاز دارد، استفاده شود. همانطور که گفتیم، مفهوم جریان با ظرفیت باتری متفاوت است. دو باتری با یک ظرفیت یکسان، می‌توانند جریان‌های متفاوتی را به دستگاه منتقل کنند. هر ابزار شارژی مقدار جریانی که نیاز دارد از باتری دریافت می‌کند. مقدار جریانی که هر باتری می‌تواند تأمین کند، توسط شرکت سازنده را تعیین شده است.

پس استفاده باتری که آن جریان مورد نیاز ابزار را تحویل دهد، برای افزایش عمر باتری ابزار شارژی و همچنین افزایش عمر خود ابزار مهم است.

نمودار دشارژ باتری لیتیوم یون

هر باتری یک منحنی دشارژ دارد. با برسی این منحنی می‌بینیم که هر چه جریان بیشتری از باتری دریافت کنیم، باتری بیشتر دارای افت ولتاژ و افت ظرفیت شده و شارژ آن زودتر تخلیه خواهد شد.

 

4-توان و افزایش عمر باتری ابزار شارژی

توان باتری، مقدار انرژی الکتریکی است که باتری در واحد زمان می‌تواند به دستگاه منتقل کند. توان باتری را با وات ساعت (Wh) یا (kWh) نشان می‌دهند. توان باتری را می‌توان با ضرب مقدار ولتاژ باتری، در مقدار آمپرساعت (ظرفیت) باتری بدست آوریم. هر چه توان باتری ابزار شارژ بیشتر باشد، می‌توان از آن باتری در ابزار پرمصرف‌تر و بزرگ‌تر استفاده کرد. به همین در ابزار شارژی سنگین از باتری با ولتاژ بالا مثل 24 ولت یا 64 ولت استفاده می‌شود. همچنین توان بالای باتریابزار شارژی، به مرور عمر باتریرا کاهش می‌دهد.

 

رابطه جریان دریافتی از باتری شارژی و دمای باتری

باتری‌های شارژی، مثل هر منبع تغذیه دیگری مقاومت داخلی دارند. بالارفتن مقاومت باتری، باعث افزایش دمای باتری خواهد شد. که تاثیر منفی روی افزایش عمر باتری ابزار شارژی دارد.

وقتی توان یک ابزار شارژی زیاد باشد، نیاز به جریان برق بیشتری هم خواهد داشت. در این صورت جریان بیشتری از باتری دریافت می‌کند. افزایش جریان دریافتی از باتری، باعث مقاومت درونی باتری نیز بیشتر شده که خود را به صورت حرارت و افزایش دمای باتری نشان می‌دهد.  حرارت باتری به اندازه مجذور جریان دریافتی از باتری بالا خواهد رفت. یعنی اگر جریان خروجی از باتری 2 برابر شود، حرارت باتری 4 برابر خواهد شد

 

5-دما و افزایش عمر باتری ابزار شارژی

دما و افزایش عمر باتری ابزار شارژی

همانطور که در مقاله های قبلی باتری بازار هم گفتیم افزایش دما باعث کاهش عمر باتری خواهد شد. دمای بالا ظرفیت و عمر ابزار شارژی را به شدت کاهش می‌دهد.

 

6-تاریخ باتری و افزایش عمر باتری ابزار شارژی

هر چه تاریخ باتری به روزتر باشد، فرسودگی باتری و کاهش ظرفیت و عمر آن هم کمتر است. باتری‌های انبار شده دیگر ظرفیت اولیه خود را نخواهند داشت.

 

7-اهمیت شارژر در افزایش عمر باتری ابزار شارژی

منحنی شارژ باتری لیتیوم یون

شارژرهای استاندارد، طبق منحنی شارژ باتری، باتری را شارژ می‌کنند. زیرا تمام پارامترهای جریان شارژ، ولتاژ شارژ، زمان شارژ و حرارت در حین شارژ، در افزایش ایمنی و عمر باتری ابزار شارژی اهمیت دارد. سنسورهای شارژرها تمام این پارامتر‌ها را کنترل می‌کنند. رعایت نشدن یکی از آن‌ها، موجب آسیب به باتری خواهد شد.

همچنین شارژ کردن باتری با ولتاژ کمتر از ولتاژ باتری، باعث افزایش عمر آن خواهد شد. با هر 10 میلی ولت کاهش ولتاژ شارژ باتری‌های لیتیوم یون، عمرمفید آن‌ها دو برابر خواهد شد. بهترین ولتاژ شارژ برای باتری‌های لیتیوم یونی ابزار شارژی، 3.9 ولت است. با این ولتاژ استرس کمتری به باتری وارد شده و عمر آن تا 8 برابر بیشتر خواهد شد.

همانطور که در مقاله راه های افزایش ایمنی باتر لیتیوم یون گفتیم، باتری‌های لیتیوم یون و شارژرهای آن‌ها ، تکنولوژی برد کنترلر دارند. که به محض شارژ کامل باتری، فرایند شارژ را قطع می‌کنند. این مسئله در افزایش عمر باتری ابزار شارژی بسیار مهم است.

 

8-چرخه شارژ و افزایش عمر باتری ابزار شارژی

نمودار دشارژ باتری لیتیوم یون

هر باتری شارژی یک عدد مربوط به تعداد چرخه شارژ دارد. که از سوی تولیدکنندگان باتری، روی آن درج می‌شود. درمورد ابزار شارژی که باتری شارژی لیتیوم یونی دارند، باید چرخه شارژ باتری لیتیوم یون را بدانیم. چرخه یا سیکل شارژ این باتری به طور متوسط 750 است. یعنی باتری لیتیوم یونی بعد از 750 بار شارژ شدن، به ظرفیت 80 درصد رسیده. و عمر مفید خود را از دست می‌دهد.

 

نحوه محاسبه هر چرخه شارژ

هر چرخه شارژ به معنی هر بار شارژ و دشارژ نیست.

هر بار مجموع درصدهای دشارژ پس از شارژ کردن، به عدد 100 رسید، یک چرخه شارژ استفاده شده است.

در مثال زیر، یک چرخه شارژ را نشان داده‌ایم.

بار اول: پس از شارژ کردن، شارژ به 35 درصد رسید و دوباره شارژ کردیم.

باردوم: پس از شارژ کردن، شارژ به 15درصد رسید و دوباره شارژ کردیم.

بار سوم: پس از شارژ کردن، شارژ به 20 درصد رسید و دوباره شارژ کردیم.

بار چهارم: پس از شارژ کردن، شارژ به 30 درصد رسید و دوباره شارژ کردیم.

پس از این چهار بار شارژ کردن، مجموع درصدهای دشارژ برابر با 100 شده است و یک چرخه شارژ را از دست دادیم.

 

9-نرخ تخلیه باتری (c-rate) و افزایش عمر باتری ابزار شارژی

نرخ شارژ به معنی میزان جریانی است که باتری در حین عملیات شارژ یا دشارژ مصرف می‌کند. نرخ شارژ هر باتری شارژی را با نماد Cx نشان می‌دهند. به جای x عدد نرخ شارژ باتری قرار می‌گیرد. برای مثال اگر مقدار جریان دشارژ باتری یعنی مقدار جریانی که از باتری دریافت می‌کنیم، با مقدار جریان شارژ باتری یکسان باشد، نرخ شارژ آن باتری برابر با 1C است.

شما می‌توانید با ضرب عدد نرخ تخلیه درج شده روی باتری شارژی، در عدد ظرفیت باتری، مقدار جریانی که باتری می‌تواند از عبور دهد را بدست آورید.

نرخ شارژ و عمر باتری رابطه معکوس دارند. یعنی هر چه میزان جریان دریافتی از باتری بیشتر باشد، عمر مفید باتری کاهش می‌یابد. زیرا افزایش نرخ شارژ باعث کاهش ظرفیت باتری می‌شود.

 

10-عمق دشارژ باتری(DoD) و افزایش عمر باتری ابزار شارژی

عمق دشارژ برعکس میزان شارژ است. یعنی یک باتری با 80 درصد شارژ، 20 درصد عمق دشارژ دارد. عمق دشارژ بر عمر باتری ابزار شارژی تأثیر دارد. هر چه DOD بیشتر باشد، تعداد چرخه شارژ باتری کمتر خواهد شد. در نتیجه عمر باتری هم کاهش می‌یابد.

درنتیجه برای افزایش عمر باتری شارژی خود، نگذارید شارژ باتری بسیار کم یا حتی تخلیه شود. و به محض کم شدن شارز باتری آن را شارژ کنید. به طور کلی باتری را کاملا شارژ یا کاملا دشارژ نکنید.

هر چند باتری ابزار شارژی جدید کنترل گری دارند؛ که هیچگاه نمی‌گذارد شارژ باتری کامل تخلیه شود. و قبل از آن جریان را قطع می‌کند.

در زیر منحنی شارژ و دشارژ نرمال باتری لیتیوم یون را آورده‌ایم.

منحنی شارژ باتری لیتیوم یوننمودار دشارژ باتری لیتیوم یون

 

11-نرخ خود دشارژی (SDR) و افزایش عمر باتری ابزار شارژی

نرخ خود تخلیه یا خود دشارژی در باتری‌های ابزار شارژی، به معنی مقدار شارژی است که در زمان‌هایی که باتری بلا استفاده است، به صورت خود به خود تخلیه می‌شود. با اینکه نرخ خود تخلیه با شارژ دوباره باتری، برمی‌گردد . اما اگر خود تخلیه مکررا انجام گیرد، و نرخ آن هم زیاد باشد، ظرفیت و درنتیجه عمر باتری ابزار کاهش می‌یابد. به همین دلیل است که باید باتری بلااستفاده را ابتدا تخلیه، و سپس از ابزار خارج کنیم.

 

 

کلام آخر

در این مقاله 11 راه افزایش عمر باتری ابزار شارژی را به طور کامل بیان کردیم. و به رابطه پارامترهای ولتاژ، ظرفیت، جریان، نرخ شارژ و… با عمر باتری ابزار شارژی بپردازیم. اگر شما هم راه‌های دیگری را می‌شناسید و تجربه کرده‌اید، د قسمت نظرات با ما و دیگر خوانندگان این مقاله در میان بگذارید.

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

اسکرول به بالا