انتقل إلى المحتوى

لماذا تعيش بطارية الجهاز أطول من نافذة شحنها، حدان لا حد واحد

بقلم سعيد باعطية · تاريخ النشر:

الجواب المختصر

تحمل خلية الليثيوم أيون حدي حرارة منفصلين. فجدول بطارية Teltonika FMC920 يعطي التفريغ من ‎-20‎ إلى ‎+60‎ درجة والشحن من ‎0‎ إلى ‎+45‎ فقط. فالجهاز يستمر في العمل في حرارة تمنع إعادة الشحن أصلا، ونافذة الشحن الأضيق هي ما يحد النشر فعلا.

أهم النقاط

  • التفريغ والشحن حدان مختلفان على خلية واحدة، فجدول FMC920 يعطي ‎-20‎ إلى ‎+60‎ و‎0‎ إلى ‎+45‎ درجة.
  • والجهاز المصنف ‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة يحمل ذلك التصنيف غالبا بدون بطاريته؛ فمع البطارية يكون FMC920 من ‎-20‎ إلى ‎+40‎.
  • وتعرف Battery University الحرارة المرتفعة بما فوق ‎30‎ درجة، وهي ظل عادي في الخليج.
  • وحدود التخزين تضيق مع المدة: ف‎-20‎ إلى ‎+45‎ درجة لشهر تصبح ‎-20‎ إلى ‎+35‎ لستة أشهر.
  • والحل الحقيقي لموقع حار هو جهاز بلا خلية داخلية أصلا، مغذى خارجيا.

01خلية واحدة، رقمان، وليسا متقاربين

أنفع ما يعرف عن خلية الليثيوم أيون أن لها مواصفتي حرارة لا واحدة، وأنهما تختلفان بهامش واسع. فجدول بطارية Teltonika FMC920 يطبع الاثنتين: فالتفريغ مسموح من ‎-20‎ إلى ‎+60‎ درجة، أما الشحن فمسموح من ‎0‎ إلى ‎+45‎ فقط. وتلك فجوة خمس عشرة درجة في الأعلى، وهي تصف عدم تناظر فيزيائيا حقيقيا لا هامش تحفظ. فدفع تيار داخل خلية يجبر أيونات الليثيوم على الاندساس في المصعد، وفوق سقف الشحن يتدهور ذلك إلى تفاعلات جانبية ترسب ليثيوما معدنيا وتستهلك الإلكتروليت. أما إخراج التيار فعملية أرق. والنتيجة لمن يحدد العتاد مباشرة: فقد يكون جهاز عاملا تماما عند حرارة فقد عندها أصلا قدرته على تجديد نفسه، ولا شيء على الشاشة يقول ذلك.

02عنوان ورقة المواصفات يستثني البطارية عادة

وهناك فخ ثان في الجدول نفسه، ويصطاد به من يقرأ السطر الأعلى فقط. فويكي FMC920 يعطي حرارة تشغيل الجهاز ب‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة بدون بطارية، و‎-20‎ إلى ‎+40‎ درجة مع البطارية. والرقمان مطبوعان جنبا إلى جنب، وتسمية سطر الويكي للرقم المعلن تذكر الاستثناء صراحة بأنها «حرارة التشغيل (بدون بطارية)». ويظهر FMC003 النمط نفسه: فالجهاز مصنف ‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة بينما تبقي خليته حدي الشحن ‎0‎ إلى ‎+45‎ والتفريغ ‎-20‎ إلى ‎+60‎ درجة المطابقين. فالرقم المبهر يعود للإلكترونيات، والمتواضع للكيميائيات الجالسة داخل الغلاف نفسه. فإن اقتبست ورقة شراء النطاق الواسع فقط لجهاز يشحن ببطارية، فالنطاق المقتبس ليس النطاق المنشور.

03لماذا ‎45‎ درجة رقم خليجي لا مخبري

يبدو سقف شحن ‎45‎ درجة كريما حتى تنظر في مكان جلوس الخلية فعلا. فالحرارة ذات الصلة ليست الطقس بل الحرارة الداخلية للغلاف الحامل للخلية، وهي أدفأ من الهواء بما يضيفه الحمل الشمسي وتشتيت الجهاز نفسه. وتحدد إرشادات Battery University هذا أكثر: فهي تعرف الخلية بأنها في حرارة مرتفعة فوق ‎30‎ درجة، ويعطي مقالها عن الشحن نطاق الشحن السريع المسموح ب‎5‎ إلى ‎45‎ درجة وأفضل نطاق ‎10‎ إلى ‎30‎، مع ملاحظة أن كثيرا من الشواحن يمنع الشحن فوق ‎50‎ درجة. ومقروءة معا، تقول تلك الأرقام إن تركيبا خليجيا يمضي كثيرا من السنة فوق النطاق المثالي وجزءا منها فوق المسموح، فنافذة الشحن ليست حالة حدية هنا، بل هي حالة التشغيل الطبيعية.

04الحد الذي يضيق كلما انتظرت أطول

وحد ثالث يسهل تفويته لأنه ينطبق قبل تركيب الجهاز أصلا. فجدول بطارية FMC920 يعطي التخزين ب‎-20‎ إلى ‎+45‎ درجة لشهر واحد لكن ‎-20‎ إلى ‎+35‎ درجة لستة أشهر، وهو حد يصبح أشد مع مرور الوقت لا يبقى ثابتا. وتقدم Battery University السبب بصيغة مقيسة: فالسعة القابلة للاستعادة بعد سنة عند شحن كامل نحو ‎80%‎ عند ‎25‎ درجة، و‎65%‎ عند ‎40‎، و‎60%‎ عند ‎60‎ بعد ثلاثة أشهر فقط. وذلك الرقم الأخير هو ما يجدر التوقف عنده، فثلاثة أشهر في مخزن غير مبرد تخسر أكثر من سنة في مخزن بارد. فدفعة من أجهزة التتبع تنتظر في مستودع عبر صيف خليجي تتقادم على جدول لا يسجله أحد، والخسارة موجودة في الخلايا يوم التركيب بالفعل.

05ما لا يخبرك به تصنيف الغلاف

افتراض متكرر في وثائق المواصفات هو أن الجهاز المحكم جهاز محمي، وحراريا قد يكون العكس صحيحا. فمخطط IEC للحماية من التسرب يصنف الجوامد برقمه الأول من ‎0‎ إلى ‎6‎ والسوائل بثانيه من ‎0‎ إلى ‎9‎ تحت IEC 60529، والحرارة لا تظهر في أي منهما. فالغلاف المحكم جيدا يبقي الغبار والماء خارجا ويبقي الحرارة داخلا أيضا، لأن الإحكام يزيل الحمل الحراري كطريق هروب. فقد تبقي علبة مصنفة IP في شمس مباشرة خلية فوق سقف شحنها بينما لا تفعل علبة مهواة في الموقع نفسه. فالتصنيف يجيب سؤالا مختلفا عن السؤال الذي تطرحه مشكلة حرارية، ومعاملته كطمأنة عن الحرارة أحد أشيع طرق انتهاء مكون صحيح في مكان غير صحيح.

06الجواب الصادق لموقع حار

إن كانت نافذة الشحن هي القيد الملزم، فأنظف رد هندسي هو إزالة الخلية من التصميم لا تمريضها. فالجهاز بلا بطارية داخلية، يسحب طاقة خارجية، لا يملك سقف شحن يخترقه، ولا منحنى تخزين يتقادم في مستودع، ولا خلية تقلص تصنيفاتها النطاق المنشور لمضيفها. وEurosens Dominator توضيح صريح للشكل: فهو محدد من ‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة مع IP67 وتغذية خارجية ‎9‎ إلى ‎32‎ فولت، ويحمل ذلك النطاق الكامل تحديدا لأن لا خلية داخله تقيده. وحيث لا يمكن تجنب خلية فعلا، أصل بلا طاقة مضيفة، ينتقل سؤال التصميم من أي بطارية إلى كيف تظلل وتهوى وتوضع، لأن تلك هي المتغيرات الوحيدة الباقية.

07ما تسأله قبل تقديم الطلب

أربعة أسئلة تستخرج كل ما يهم، ولأربعتها أجوبة مطبوعة. أولا: ما نطاق التشغيل مع تركيب البطارية لا بدونها، وهل الفرق منصوص في الصفحة نفسها. وثانيا: ما نافذتا الشحن والتفريغ المنفصلتان للخلية، إذ الشحن وحده هو المرجح أن يلزم. وثالثا: ما حد التخزين عند المدة التي تحفظ سلسلة توريدك مخزونا فيها فعلا، بالنظر إلى أن رقم FMC920 يهبط من ‎45‎ إلى ‎35‎ درجة بين شهر وستة أشهر. ورابعا: هل يحتاج الجهاز خلية أصلا لدوره، أم أن الخلية موجودة فقط للنجاة من انقطاعات تغذية قصيرة، وهو تمييز يظهره FMC650 بوصفه حزمته النيكل-هيدريد الفلزي كبطارية احتياطية بحرارة شحن ‎0‎ إلى ‎45‎ درجة.

الحدود الحرارية الثلاثة على جهاز واحد يحمل بطارية
الحدرقم FMC920متى يلزم
الجهاز، بلا بطارية مركبة‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجةفقط لنسخة بلا بطارية
الجهاز، مع بطارية مركبة‎-20‎ إلى ‎+40‎ درجةكل نشر يشحن مع الخلية
تفريغ الخلية‎-20‎ إلى ‎+60‎ درجةنادرا، فهو أوسع حدود الخلية
شحن الخلية‎0‎ إلى ‎+45‎ درجةالحد الملزم عادة في الخليج
التخزين، شهر واحد‎-20‎ إلى ‎+45‎ درجةحفظ قصير في مستودع
التخزين، ستة أشهر‎-20‎ إلى ‎+35‎ درجةمخزون محفوظ عبر صيف

السعة المتبقية في بطارية الليثيوم بعد تخزينها مشحونة بالكامل

25 °C، بعد سنة80 %
40 °C، بعد سنة65 %
60 °C، بعد 3 أشهر فقط60 %

Battery University، المقال BU-808 عن إطالة عمر بطاريات الليثيوم

الأرقام ومصادرها

أسئلة شائعة

لماذا يعمل جهازي في حرارة تمنع شحنه؟

لأن للشحن والتفريغ حدين منفصلين على الخلية نفسها. فجدول بطارية FMC920 يسمح بالتفريغ من ‎-20‎ إلى ‎+60‎ درجة لكن بالشحن من ‎0‎ إلى ‎+45‎ فقط. فدفع تيار داخل خلية حارة يحرك تفاعلات جانبية ترسب ليثيوما وتستهلك الإلكتروليت، أما سحب التيار فعملية أرق.

هل جهاز من ‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة آمن لسطح خليجي؟

تحقق هل يشمل ذلك التصنيف البطارية. فويكي FMC920 يطبع ‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة بدون بطارية و‎-20‎ إلى ‎+40‎ معها، وتسمية سطر الرقم الواسع تقول «حرارة التشغيل (بدون بطارية)». فإن كانت الوحدة تشحن مع خلية، فالرقم الأضيق هو المطبق.

هل يحمي تصنيف IP67 البطارية من الحرارة؟

لا. فتحت IEC 60529 يصنف الرقم الأول الجوامد من ‎0‎ إلى ‎6‎ والثاني السوائل من ‎0‎ إلى ‎9‎، والحرارة لا تظهر في أي منهما. وقد يجعل الإحكام المشكلة الحرارية أسوأ، لأنه يزيل الحمل الحراري كطريق لخروج الحرارة من الغلاف.

ما أفضل طريقة لتجنب نافذة الشحن تماما؟

حدد جهازا بلا خلية داخلية وأعطه طاقة خارجية. فبلا خلية لا سقف شحن، ولا منحنى تقادم تخزين، ولا كيميائيات تضيق النطاق المنشور للمضيف، ولهذا يحمل Eurosens Dominator من ‎-40‎ إلى ‎+85‎ درجة على تغذية خارجية ‎9‎ إلى ‎32‎ فولت.

المصادر

مقالات ذات صلة