بطاريات الدراجات البخارية الكهربائية
البطارية هي "خزان الوقود" الخاص بدراجتك الكهربائية. فهي تخزن الطاقة التي يستهلكها محرك التيار المستمر والأضواء ووحدة التحكم والملحقات الأخرى.

تحتوي معظم الدراجات الكهربائية على نوع من بطاريات الليثيوم أيون نظرًا لكثافة طاقتها العالية وعمرها الطويل. بينما تحتوي العديد من الدراجات الكهربائية المخصصة للأطفال وغيرها من الطرازات منخفضة التكلفة على بطاريات الرصاص الحمضية. تتكون بطارية الدراجة من خلايا منفصلة ونظام إلكتروني يُسمى نظام إدارة البطارية، وهو المسؤول عن ضمان تشغيلها بأمان.
تتمتع البطاريات الأكبر حجماً بسعة أكبر، تُقاس بالواط/ساعة، مما يسمح للدراجة الكهربائية بقطع مسافات أطول. مع ذلك، فإنها تزيد أيضاً من حجم الدراجة ووزنها، مما يقلل من سهولة حملها. إضافةً إلى ذلك، تُعد البطاريات من أغلى مكونات الدراجة، وبالتالي يرتفع السعر الإجمالي تبعاً لذلك.

أنواع البطاريات
تتكون حزم بطاريات الدراجات الكهربائية من العديد من خلايا البطارية الفردية. وبشكل أكثر تحديدًا، فهي تتكون من خلايا 18650، وهو تصنيف حجمي لبطاريات الليثيوم أيون (Li-Ion) ذات أبعاد أسطوانية تبلغ 18 مم × 65 مم.

كل خلية 18650 في حزمة البطارية غير مثيرة للإعجاب إلى حد ما - حيث تولد جهدًا كهربائيًا يبلغ حوالي 3.6 فولت (اسميًا) ولديها سعة تبلغ حوالي 2.6 أمبير ساعة (2.6 أمبير ساعة) أو حوالي 9.4 واط ساعة (9.4 واط ساعة).

يتم تشغيل خلايا البطارية من 3.0 فولت (شحن 0٪) إلى 4.2 فولت (شحن 100٪).

أيون الليثيوم
تتميز بطاريات الليثيوم أيون بكثافة طاقة ممتازة، أي كمية الطاقة المخزنة لكل وحدة وزن. كما أنها تتمتع بعمر افتراضي طويل، ما يعني إمكانية تفريغها وإعادة شحنها أو "إعادة تدويرها" مرات عديدة مع الحفاظ على سعتها التخزينية.

يشير مصطلح "ليثيوم أيون" في الواقع إلى العديد من أنواع البطاريات التي تستخدم أيون الليثيوم. إليك قائمة مختصرة أدناه:

أكسيد الليثيوم والمنغنيز (LiMn2O4)؛ المعروف أيضاً باسم: IMR، LMO، Li-منغنيز
الليثيوم والمنغنيز والنيكل (LiNiMnCoO2)؛ المعروف أيضًا باسم INR، NMC
أكسيد الليثيوم والنيكل والكوبالت والألومنيوم (LiNiCoAlO2)؛ المعروف أيضًا باسم NCA، أو أكسيد الليثيوم والألومنيوم
أكسيد الليثيوم والنيكل والكوبالت (LiCoO2)؛ المعروف أيضاً باسم NCO
أكسيد الليثيوم والكوبالت (LiCoO2)؛ المعروف أيضًا باسم ICR، LCO، Li-cobalt
فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO4)يُعرف أيضًا باسم IFR، LFP، فوسفات الليثيوم
تمثل كل تركيبة من تركيبات البطاريات هذه مفاضلة بين السلامة، وطول العمر، والسعة، وإنتاج التيار.

الليثيوم والمنغنيز (INR، NMC)
لحسن الحظ، تستخدم العديد من الدراجات الكهربائية عالية الجودة تقنية بطاريات INR، وهي من أكثر التقنيات أمانًا. توفر هذه البطارية سعة عالية وتيارًا كهربائيًا قويًا. يساهم وجود المنغنيز في خفض المقاومة الداخلية للبطارية، مما يسمح بإخراج تيار عالٍ مع الحفاظ على درجات حرارة منخفضة. وبالتالي، يقلل ذلك من احتمالية حدوث ارتفاع مفاجئ في درجة الحرارة ونشوب حريق.

تتضمن بعض الدراجات البخارية الكهربائية التي تعمل بتقنية INR طرازات WePed GT 50e و Dualtron.

حمض الرصاص
تُعدّ بطاريات الرصاص الحمضية من أقدم أنواع البطاريات، وهي شائعة الاستخدام في السيارات وبعض المركبات الكهربائية الكبيرة، مثل عربات الغولف. كما تُستخدم أيضاً في بعض الدراجات البخارية الكهربائية، وخاصةً دراجات الأطفال الرخيصة من شركات مثل Razor.

تتميز بطاريات الرصاص الحمضية بانخفاض تكلفتها، لكنها تعاني من انخفاض كثافة الطاقة، مما يعني أنها ثقيلة الوزن مقارنةً بكمية الطاقة التي تخزنها. في المقابل، تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بكثافة طاقة أعلى بعشرة أضعاف تقريبًا من بطاريات الرصاص الحمضية.

حزم البطاريات
لبناء حزمة بطاريات بسعة مئات أو آلاف الواط ساعي، يتم تجميع العديد من خلايا الليثيوم أيون 18650 الفردية معًا في بنية تشبه الطوب. تتم مراقبة حزمة البطاريات هذه وتنظيمها بواسطة دائرة إلكترونية تُسمى نظام إدارة البطارية (BMS)، والتي تتحكم في تدفق الكهرباء داخل البطارية وخارجها.
تُوصل الخلايا الفردية في حزمة البطارية على التوالي (طرفًا لطرف) مما يؤدي إلى جمع جهدها. وبهذه الطريقة، يُمكن الحصول على دراجات كهربائية مزودة ببطاريات بجهد 36 فولت، أو 48 فولت، أو 52 فولت، أو 60 فولت، أو حتى بطاريات أكبر.

ثم يتم توصيل هذه الخيوط الفردية (العديد من البطاريات المتصلة على التوالي) على التوازي لزيادة تيار الخرج.

من خلال تعديل عدد الخلايا المتصلة على التوالي والتوازي، يمكن لمصنعي الدراجات البخارية الكهربائية زيادة جهد الخرج أو الحد الأقصى للتيار وسعة الأمبير ساعة.

إن تغيير تكوين البطارية لن يزيد من إجمالي الطاقة المخزنة، ولكنه يسمح فعلياً للبطارية بتوفير مدى أطول وجهد أقل والعكس صحيح.

الجهد والنسبة المئوية المتبقية
يتم تشغيل كل خلية في حزمة البطارية بشكل عام من 3.0 فولت (شحن 0٪) وصولاً إلى 4.2 فولت (شحن 100٪).

هذا يعني أن حزمة بطاريات 36 فولت (مكونة من 10 بطاريات موصولة على التوالي) تعمل بجهد يتراوح بين 30 فولت (شحن 0%) و42 فولت (شحن 100%). يمكنك الاطلاع على كيفية ارتباط النسبة المئوية المتبقية بجهد البطارية (تعرض بعض الدراجات البخارية هذه النسبة مباشرةً) لكل نوع من أنواع البطاريات في مخطط جهد البطارية الخاص بنا.

انخفاض الجهد
ستعاني كل بطارية من ظاهرة تسمى انخفاض الجهد.

يحدث انخفاض الجهد نتيجة لعدة عوامل، منها التركيب الكيميائي لأيونات الليثيوم، ودرجة الحرارة، والمقاومة الكهربائية. ويؤدي ذلك دائماً إلى سلوك غير خطي لجهد البطارية.

بمجرد توصيل حمل بالبطارية، ينخفض ​​الجهد الكهربائي بشكل فوري. قد يؤدي هذا إلى تقدير خاطئ لسعة البطارية. فلو كنت تقرأ جهد البطارية مباشرةً، لظننت أنك فقدت 10% أو أكثر من سعتها.

بمجرد إزالة الحمل، سيعود جهد البطارية إلى مستواه الحقيقي.

يحدث انخفاض في الجهد أيضًا أثناء تفريغ البطارية لفترات طويلة (كما هو الحال أثناء رحلة طويلة). تستغرق كيمياء الليثيوم في البطارية بعض الوقت لمواكبة معدل التفريغ. قد يؤدي ذلك إلى انخفاض جهد البطارية بشكل أسرع في نهاية الرحلة الطويلة.

إذا سُمح للبطارية بالراحة، فسوف تعود إلى مستوى الجهد الحقيقي والدقيق.

تصنيفات السعة
تُقاس سعة بطارية السكوتر الكهربائي بوحدة واط ساعة (Wh)، وهي وحدة قياس الطاقة. هذه الوحدة سهلة الفهم. على سبيل المثال، بطارية بسعة 1 واط ساعة تخزن طاقة كافية لتوفير واط واحد من الطاقة لمدة ساعة واحدة.

زيادة سعة الطاقة تعني زيادة سعة البطارية (بالواط/ساعة)، مما يُترجم إلى مدى أطول للدراجة الكهربائية، وذلك بالنسبة لحجم المحرك نفسه. تبلغ سعة بطارية الدراجة الكهربائية العادية حوالي 250 واط/ساعة، وتستطيع قطع مسافة 16 كيلومترًا تقريبًا بسرعة متوسطة تبلغ 24 كيلومترًا في الساعة. أما الدراجات الكهربائية فائقة الأداء، فقد تصل سعتها إلى آلاف الواط/ساعة، ومدى سيرها إلى 95 كيلومترًا.

ماركات البطاريات
تُصنّع خلايا الليثيوم أيون الفردية في حزمة بطارية الدراجة الكهربائية من قِبل عدد محدود من الشركات العالمية المعروفة. وتُصنّع الخلايا ذات الجودة العالية من قِبل شركات إل جي، وسامسونج، وباناسونيك، وسانيو. وتوجد هذه الأنواع من الخلايا عادةً في حزم بطاريات الدراجات الكهربائية المتطورة.

معظم الدراجات الكهربائية الاقتصادية والمخصصة للتنقل تحتوي على بطاريات مصنوعة من خلايا صينية الصنع عامة، والتي تختلف جودتها اختلافًا كبيرًا.

يكمن الفرق بين الدراجات البخارية المزودة ببطاريات من علامات تجارية معروفة وتلك الصينية الرخيصة في ضمان جودة أعلى من العلامات التجارية المعروفة. إذا لم يكن ذلك ضمن ميزانيتك، فتأكد من شراء دراجة بخارية من شركة مصنعة موثوقة تستخدم قطع غيار عالية الجودة وتطبق إجراءات صارمة لمراقبة الجودة.

من الأمثلة على الشركات التي من المحتمل أن تتمتع بجودة مراقبة جيدة شركتا Xiaomi و Segway.

نظام إدارة البطارية
على الرغم من المزايا المذهلة لخلايا الليثيوم أيون 18650، إلا أنها أقل تحملاً من تقنيات البطاريات الأخرى، وقد تنفجر في حال استخدامها بشكل غير صحيح. ولهذا السبب، تُجمّع هذه الخلايا عادةً في حزم بطاريات مزودة بنظام إدارة البطارية.

نظام إدارة البطارية (BMS) هو مكون إلكتروني يراقب حزمة البطارية ويتحكم في شحنها وتفريغها. صُممت بطاريات الليثيوم أيون للعمل بجهد يتراوح بين 2.5 و4.0 فولت تقريبًا. قد يؤدي الشحن الزائد أو التفريغ الكامل إلى تقصير عمر البطارية أو التسبب في ارتفاع درجة حرارتها بشكل خطير. يجب أن يمنع نظام إدارة البطارية الشحن الزائد. كما تقوم العديد من أنظمة إدارة البطارية بفصل الطاقة قبل تفريغ البطارية بالكامل لإطالة عمرها. مع ذلك، لا يزال العديد من راكبي الدراجات النارية يحافظون على بطارياتهم بعناية فائقة، فلا يفرغونها بالكامل أبدًا، كما يستخدمون شواحن خاصة للتحكم بدقة في سرعة الشحن وكميته.

ستقوم أنظمة إدارة البطاريات الأكثر تطوراً أيضاً بمراقبة درجة حرارة البطارية وتفعيل نظام إيقاف التشغيل في حالة حدوث ارتفاع في درجة الحرارة.

قفص
إذا كنت تبحث في موضوع شحن البطاريات، فمن المحتمل أن تصادف مصطلح معدل الشحن والتفريغ (C-rate). يصف هذا المصطلح سرعة شحن البطارية أو تفريغها بالكامل. على سبيل المثال، معدل شحن وتفريغ 1C يعني شحن البطارية بالكامل خلال ساعة واحدة، و2C يعني شحنها بالكامل خلال نصف ساعة، و0.5C يعني شحنها بالكامل خلال ساعتين. إذا قمت بشحن بطارية سعتها 100 أمبير/ساعة بالكامل باستخدام تيار 100 أمبير، فسيستغرق ذلك ساعة واحدة، وسيكون معدل الشحن والتفريغ 1C.

عمر البطارية
تستطيع بطارية الليثيوم أيون النموذجية تحمل ما بين 300 و500 دورة شحن/تفريغ قبل أن تبدأ سعتها بالتناقص. بالنسبة لدراجة كهربائية متوسطة، يُعادل هذا ما بين 3000 و10000 ميل! يُرجى ملاحظة أن "تناقص السعة" لا يعني "فقدان السعة بالكامل"، بل يعني انخفاضًا ملحوظًا بنسبة 10 إلى 20%، والذي سيستمر في التدهور.

تساعد أنظمة إدارة البطاريات الحديثة على إطالة عمر البطارية، ولا داعي للقلق كثيراً بشأن تدليلها.

مع ذلك، إذا كنت ترغب في إطالة عمر البطارية قدر الإمكان، فهناك بعض الأمور التي يمكنك القيام بها لتجاوز 500 دورة شحن. وتشمل هذه الأمور ما يلي:

لا تقم بتخزين السكوتر الخاص بك مشحونًا بالكامل أو مع توصيل الشاحن لفترات طويلة.
لا تخزن السكوتر الكهربائي وهو فارغ الشحن تمامًا. تتدهور بطاريات الليثيوم أيون عندما ينخفض ​​جهدها إلى أقل من 2.5 فولت. ينصح معظم المصنّعين بتخزين السكوترات بشحن 50%، وإعادة شحنها إلى هذا المستوى دوريًا للتخزين طويل الأمد.
لا تقم بتشغيل بطارية السكوتر في درجات حرارة أقل من 32 درجة فهرنهايت أو أعلى من 113 درجة فهرنهايت.
اشحن دراجتك الكهربائية بمعدل شحن منخفض، أي اشحن البطارية بمعدل أقل من سعتها القصوى للحفاظ على عمرها أو تحسينه. يُعد الشحن بمعدل شحن أقل من 1 هو الأمثل. بعض أجهزة الشحن المتطورة أو عالية السرعة تتيح لك التحكم في هذا المعدل.
تعرف على المزيد حول كيفية شحن السكوتر الكهربائي.

ملخص

الخلاصة هنا هي: لا تُسيء استخدام البطارية، وستدوم طوال عمر السكوتر. نسمع من مختلف الأشخاص عن أعطال في سكوتراتهم الكهربائية، ونادرًا ما يكون السبب هو البطارية!