В последнее время стало много вопросов по LiPo аккумуляторам. Решил написать статью про зарядку, использование и подбор LiPo аккумуляторов.

Для примера рассмотрим аккумулятор ZIPPY Flightmax 1000mAh 2S1P 20C

Все что идет до цифры 1000 - это название фирмы изготовителя или торговая марка.

1000mAh - это емкость аккумулятора.

2S1P - 2S это количество батарей в сборке. Каждая батарея имеет напряжение около 3.7 вольта, так что напряжение такого аккумулятора равно 7.4 вольта. 1P - это количество сборок. То есть если взять 2 одинаковых аккумулятора, соединить их изолентой и спаять силовые провода параллельно (плюс с плюсом, а минус с минусом) то мы получим удвоение емкости, обозначается такая батарея 1000 2S2P и фактически равняется в эксплуатации 2000 2S1P. Обычно используют только одинарные сборки, поэтому 1P не говорят и не пишут.

20C - максимальный ток разряда, измеряется в емкостях батарей.

Что бы посчитать сколько LiPo сможет отдать ампер при загрузке двигателем необходимо умножить Емкость на количество С и разделить на 1000 (так как емкость указана в миллиампер/часах). Максимальный ток данной батареи будет равен 20 Амперам. Для 2200 20С - 44 ампера, 1200 30С = 36 Ампер и так далее.

Но, это теоретически, реально сейчас только дорогие аккумултяоры выдают заявленные токи. Для купленных с Китая недорогих надо ориентироваться на 70-80% от максимального тока, а при длительном полете на полной токоотдаче и вовсе на 50% от заявленного.

Зарядка LiPo батарей

LiPo батареи заряжают током 1С это бережная зарядка, часто на самой батарее указываются токи зарядки 2-5C. Но, это только когда спешишь, например - в полет.

Штатный зарядный ток рассматриваемой батареи из прошлого абзаца - 1 Ампер. Для батареи 2200 - будет 2.2 ампера и тд.

Про зарядники (зарядные устройства) можно почитать в статье

Компьютеризированный зарядник производит балансировку батареи (выравнивание вольтажа на каждой банке батареи) во время зарядки. Хотя можно заряжать 2S батареи и без подключения балансировочного кабеля (белый разъем на фото) я настоятельно рекомендую подключать балансировочный разъем всегда ! 3S и большие сборки заряжать только с подключенным баланировочным проводом! Если вы не подключите и одна из банок наберет больше чем 4.4 вольта, то вас ждет незабываемый фейерверк!

Можно обезопасить себя и заряжать в спецпакетах - они не сгораемые и специально предназначены для снижения вреда в случае возгорания LiPo батарей.

Купить несгораемый пакет для зарядки аккумуляторов можно .

Есть и несгораемые сумки для хранения LiPo аккумуляторов

Купить такую сумку для LiPo можно . У меня есть, таскаю в ней акки в поле.

Продолжаем рассказ про зарядку LiPo аккумуляторов.

Батарея заряжается до 4.2 вольта на банку (обычно на несколько милливольт меньше).

Режим "хранение" для LiPo

На компьютеризированном заряднике можно перевести LiPo в режим хранения,при этом батарея дозарядится/доразрядится до 3,85В на банку. Полностью заряженные батареи при хранении более 2-х месяцев (может и меньше) дохнут. Проверенно на личном опыте. Говорят что и полностью разряженные тоже, но за больший срок.

Я храню аккумуляторы в пластиковом чемоданчике. Это удобно. Знакомый хранит и носит в поле в вышеупомянутых пакетах. LiPo это обычная батарейка и если не замыкать контакты и не пробивать ее насквозь, то она не принесет никаких неприятностей при хранении и транспортировке.

Эксплуатация LiPo аккумуляторов

Разряжать аккумулятор LiPo ниже чем на 3 вольта на банку не рекомендуется - может сдохнуть. Регуляторы двигателя имеют функцию отключения двигателя при наступлении такого состояния. Я использую . Подсоединяется в балансирный разъем и как запищит - то пора на посадку.

При потреблении мотором тока больше того, что может отдать аккумулятор, LiPo норовит вздуться и подохнуть. Так что за этим надо следить строго! Используйте для контроля. Достаточно замерить один раз для мотора с каждым имеющимся винтом и просто знать сколько ампер мотор кушает на данном типе винтов.

При эксплуатации есть еще один нюанс - наша батарея 1000mAh 20С. По идее отдает 20А. Моторы обычно позволяет превышать рекомендуемые токи, на 20%, впрочем я превышал и на 80% :)

Реально, как уже писал выше, максимальную токоотдачу батареи держат не слишком хорошо. К примеру у меня 2200 20С отдает ток в 44А всего в течении 2-3-х минут, потом идет просадка напряжения, хотя по расчетам обязана отдавать не менее 5ти минут. А новые Zippy и вовсе не отдают завяленный максимальный ток.

Так что при выборе LiPo батареи смотрим на максмальный ток заявленный для выбранного двигателя и накидываем запасец. Так для мотора который кушает 8-12А наша 1000mAh 20С вполне подойдет, а вот для 16-18А я бы выбрал или с большей токотдачей, например 25-30С или взял большей емкости, например 1600 20С.

Кстати, сейчас появились батареи nano-tech с токоотдачей в 80С.

Коптеры «заправляют» литиевыми аккумуляторами, которые могут хранить и быстро выдать очень много энергии. В этом руководстве мы разберем маркировку LiPo аккумуляторов и посмотрим, как безопасно с ними обращаться.

Дисклеймер : вся информация на этой странице должна рассматриваться как совет, а не как руководство к действию. Вы сами должны убедиться в безопасности использования имеющихся аккумуляторов, используйте информацию из этой статьи на свой страх и риск.

Безопасны ли LiPo аккумуляторы?

LiPo аккумуляторы могут взорваться при перегреве (почему взрываются литиевые аккумуляторы?) Это произойдет только если вы будете обращаться с ними неправильно или когда они физически повреждены. Если вы обращаетесь с ними аккуратно, то ничего страшного не произойдет.

Какие литиевые аккумуляторы мне купить?

Возможно, вам неинтересна вся теория об аккумуляторах, и вы просто хотите знать, какие лучше брать? Вот списки аккумуляторов, которые я уже попробовал и которые я могу рекомендовать: , лучшие 6S LiPo аккумуляторы (англ).

Что нужно знать про Литий-полимерные аккумуляторы?

Литий-полимерные аккумуляторы часто обозначаются как LiPo, у них высокая плотность хранения энергии, очень большие разрядные токи и небольшой вес, всё это делает их отличными кандидатами для использования в радиоуправляемых моделях.

Прочитав эту статью до конца, вы разберетесь в основных характеристиках этих аккумуляторов.

Напряжение и количество ячеек (S)

Lipo аккумуляторы, используемые в моделизме собраны из отдельных ячеек (банок), номинальное напряжение банки 3,7 В . Для получения более высокого напряжения их соединяют последовательно.

Обычно, вместо напряжения мы указываем количество банок — «S», из которых состоит аккумулятор.

1S = 1 банка = 3.7 В
2S = 2 банки = 7.4 В
3S = 3 банки = 11.1 В
4S = 4 банки = 14.8 В
5S = 5 банок = 18.5 В
6S = 6 банок = 22.2 В

Например, аккумулятор с напряжением 14.8 В, мы можем назвать, четырех баночным или «4S».

Но! аккумулятор с бОльшим числом банок, но той же емкости будет тяжелее, т.к. банок просто больше. Чтобы получить аккумулятор 4S 1000мА*ч, вы можете просто соединить последовательно два аккумулятора 2S 1000мА*ч или один 3S 1000 мА*ч и один 1S 1000 мА*ч.

Номинальное напряжение литиевых аккумуляторов — 3.7 В. Однако это не то напряжение, которое выдает аккумулятор будучи полностью заряженным или полностью разряженным. Это число используется производителями и находится примерно посередине рабочего и безопасного диапазона напряжений, так что в этом есть какой-то смысл.

Lipo разработаны для безопасной работы в диапазоне напряжений от 3 В до 4.2 В . Разряд ниже 3 В может вызвать необратимые изменения, потерю емкости или даже повредить аккумулятор. Перезаряд выше 4.2 В опасен и, как правило, приводит к возгоранию аккумулятора.

С целью увеличения срока службы, есть смысл прекращать разряд аккумулятора при напряжении 3,5 В. Например, для 3S макс. напряжение будет 12,6 В, а приземляться стоит при падении напряжения до 10,5 В (т.е. 3.5 В на банку).

Емкость литий-полимерного аккумулятора и его размер

Емкость измеряется в мА*ч (миллиампер в час). «мА*ч » по сути означает каким током нужно разряжать аккумулятор, чтобы он разрядился за 1 час.

Например, имеется аккумулятор 1300 мА*ч, потребуется ток 1,3 А чтобы разрядить его за 1 час. Если ток будет удвоен (т.е. 2,6 А), тогда время разряда сократится вдвое (1,3 / 2,6 = 0,5). Если разряжать током 39А, то аккумулятор разрядится за 2 минуты (1,3 / 39 = 1 / 30 часа или 2 минуты).

Увеличение емкости аккумулятора позволит увеличить полетное время, но вес и размер аккумулятора тоже увеличится. Нужно искать компромисс между емкостью и весом, которые влияют на полетное время и управляемость коптера. Возможно, вам будет интересно, я написал небольшое руководство по выбору оптимальной емкости аккумулятора (англ.) для более длительных полетов на коптере.

Увеличение емкости также позволит увеличить разрядный ток, подробнее читайте ниже.

На всякий случай замечу, что 1000 мА*ч = 1 А*ч.

Токоотдача, C-рейтинг

У современных LiPo аккумуляторов указываются C-рейтинг. Зная С-рейтинг и емкость аккумулятора можно вычислить безопасный максимальный разрядный ток аккумулятора.

Например: аккумулятор 1300 мА*ч 50С будет иметь максимальный разрядный ток 65А

Иногда указывается два числа — постоянный ток (Continuous) и пиковый (burst). Пиковый рейтинг — это ток, который может отдать аккумулятор только кратковременно (ориентировочно 10 секунд).

Вот статья на английском, объясняющая важность C-рейтинга . Несмотря на то, что этот параметр очень важен, в наши дни ему не всегда можно верить (все врут (с) доктор Хаус, прим. перев).

Основные, силовые разъемы

Логично, что разъем у аккумулятора должен подходить к разъему на коптере. Если коптера у вас еще нет, выберите один тип разъемов и используйте его везде.

Lipo аккумуляторы идут с 2 разъемами: балансирный разъем и основной, силовой разъем (за исключением аккумуляторов 1S, у них всего 1 силовой разъем). Существует несколько видов разъемов. Отличаются в основном по форме, весу и допустимому максимальному току.

Разъемы 1S аккумуляторов

Разъемы 1S аккумуляторов очень маленькие, а максимально допустимый ток не очень большой. Они в основном используются .

LOSI
Pico blade
JST-PH

Разъемы аккумуляторов 2S-6S

В этой категории аккумуляторов побольше видов разъемов, но не все здесь перечислены. Многие из них используются не часто, так что не стоит о них беспокоиться. Для мини коптеров самый популярный разъем это XT60 .

Однако XT60 рассчитан на токи до 60А, а коптеры потребляют все больше и больше, так что скоро популярность обретут и другие разъемы.

JST		В основном 2S
XT30		В основном 2S и 3S
XT60 (желтые и черные)		В основном 3S и 4S
XT90
HXT-4mm
EC3
EC5
Deans (T)

Балансирный разъем

Этот разъем используется для балансировки аккумулятора при заряде, т.е. для того, чтобы убедиться, что все банки заряжены одинаково.

Количество проводов зависит от числа банок, 3 провода у аккумулятора 2S, при увеличении числа банок, количество проводов также увеличивается.

Внутреннее сопротивление

Внутреннее сопротивление (Internal resistance — IR) может рассказать, на сколько хорош аккумулятор. Чем ниже значение, тем лучше. Чем выше внутреннее сопротивление, тем меньше максимальный ток; а просадка напряжения больше. При этом больше энергии впустую тратится на нагрев и, следовательно, больше шансов перегреть аккумулятор.

Внутреннее сопротивление аккумулятора увеличивается по мере эксплуатации. Это необратимый процесс. Поэтому старые и часто используемые аккумуляторы уже не дают такого подрыва коптеру, их мощность просто недостаточна.

IR может отличаться у разных банок в аккумуляторе, и самое большое значение — это то самое бутылочное горлышко, которое ограничивает мощность. Для измерения внутреннего сопротивления можно использовать как специальные инструменты, так и современные зарядники, например, iSDT ( .

Подробнее про внутреннее сопротивление можно узнать из статьи про C-рейтинг (англ).

LiHV

LiHV — это разновидность Lipo аккумуляторов, HV обозначает High Voltage (высокое напряжение). Плотность энергии у них выше, чем у традиционных Lipo аккумуляторов, их можно заряжать до 4,35 В на ячейку. Однако отзывы об их живучести противоречивые, т.е. они могут деградировать быстрее чем обычные LiPo.

Как выбрать LiPo аккумулятор для коптера

Чтобы выбрать аккумулятор для коптера нужно составить список требований к нем: число банок, макс. разрядный ток и т.д.

Выясняем какой ток потребляет коптер

После выбора моторов и пропов для коптера, погуглите обзоры и найдите максимальный потребляемый ток этой винтомоторной группы. Например, я использую моторы с винтами 5040х3 и при 100% газа, потребляемый ток будет 36,7 А.

Ток, потребляемый четырьмя моторами при максимальном газе, будет 36.7 x 4 = 146.8 A. Если делать все по правилам, то нужно выбирать аккумулятор именно с таким макс. током. Я обычно скидываю 10%, т.е. 146.8*0.9 = 132.1A , делаю это исходя из условий, которые описаны ниже.

На сколько точны тесты тяги в статике?

Учтите, что в реальном полете, из-за набегающего потока воздуха, потребляемый ток обычно ниже, чем при тестах «в статике».

Ещё обратите внимание на то, что ток при 90% газа и 100% отличается очень сильно. Спросите себя, как часто я буду летать на 100% тяги, на сколько это важно?

Лично я большую часть времени летаю с тягой 40% — 80%, даже при рывке ток подскочит всего на несколько секунд.

Какой ток потребляют другие компоненты коптера?

На коптере, помимо моторов есть и другие потребители: приемник, полетный контроллер, светодиоды, FPV оборудование и т.д. Но, по сравнению с моторами, они потребляют очень мало, и поэтому этот ток обычно не учитывают. Или добавляют 1 — 2 ампера.

Выбираем оптимальную емкость аккумулятора для коптера

6″ — 1500 мА*ч — 2200 мА*ч
5″ — 1300 мА*ч — 1800 мА*ч
4″ — 850 мА*ч — 1300 мА*ч
3″ — 650 мА*ч — 1000 мА*ч

Скажем так, если вы собираете 5″ коптер, и хотите довольно легкую модель, я бы рекомендовал использовать аккумулятор с емкостью 1300 мА*ч (1,3 А*ч).

Исходя из имеющихся данных прикинем пиковый C-рейтинг :

Пиковый С = Макс. потребляемый ток / емкость

В нашем примере получается: 132,1 А / 1,3 А*ч ~ 102 С . Как правило производитель считает пиковым значением удвоенное нормальное значение, т.е. аккумулятор должен быть 102 / 2 = 51 С (минимум).

Влияние стиля полета на выбор аккумулятора

Если вы планируете часто летать с газом более 50%, то вам придется купить аккумуляторы с бОльшим рейтингом.

Вы должны учитывать то, что более важно именно вам: стиль полета, вес, и емкость аккумулятора. Хардкорные гонщики предпочитают очень легкие аккумуляторы, с емкостью достаточной только чтобы пройти гонку. У фристайлеров вес не самый главный критерий, им могут подойти более тяжелые аккумуляторы, чтобы увеличить полетное время.

Аккумуляторы каких фирм лучше всего брать?

Постарайтесь не брать безымянные (noname) аккумуляторы, выбирайте проверенные бренды. Также есть смысл повременить и не брать аккумы от новых малоизвестных фирм, подождать пока качество их продукции станет постоянным. У некоторых новых брендов по началу выходят 1-2 отличные партии аккумуляторов, а после появления положительных отзывов и хороших обзоров, они снижают качество для увеличения прибыли.

Acehe, Tattu, Turnigy, Dinogy, Infinity и т.д. — это хорошо известные бренды, проверенные временем (напомните мне, если я пропустил что-то хорошее).

Как заряжать Lipo аккумуляторы

Не покупайте первый попавшийся зарядник

Лично я заряжаю аккумуляторы положив их «ящик для патронов «, не доверяйте простым защитным сумкам, они не остановят огонь.

Не оставляйте заряжающиеся аккумуляторы без присмотра

Никогда! Все пожары, вызванные возгоранием аккумулятора, начались с того, что владелец вышел из комнаты. Во время заряда регулярно проверяйте температуру аккумулятора, если он стал горячим или начал плохо пахнуть, сразу отключайте зарядник. В обычных условиях заряжающийся аккумулятор не будет горячим.

Виды заряда

• Заряд с балансировкой (Balance charge). Зарядник оценивает напряжение каждой банки и может заряжать их по отдельности так, чтобы итоговое напряжение было у всех одинаковым. Это рекомендуемый и самый безопасный режим заряда литиевых аккумуляторов.
• Быстрый заряд (Direct или Fast Charge) — заряд производится через основные силовые клеммы аккумулятора, зарядное устройство не следит за напряжением на банках. Обычно такой заряд идет быстрее, но в результате можно получить разное напряжение на банках, а итоговый заряд не достигнет 100%.
• Режим хранения (Storage charge) — зарядник доводит напряжение на каждой банке до напряжения, при котором можно долго хранить аккумулятор, это примерно 3,8-3,85 Вольт на банку.
• Разряд (Discharge) — полный разряд аккумулятора (обычно зарядники разряжают значительно дольше, чем заряжают).

Зачем балансировать?

Все банки в аккумуляторе немного отличаются друг от друга. После разряда, вы скорее всего заметите, что у них немного разное напряжение.

Если мы будем заряжать разбалансированный аккумулятор напрямую, без контроля напряжения каждой банки, то некоторый из них в конце заряда будут иметь напряжение ниже 4,2 В (не полный заряд), но, что еще хуже — другие могут иметь напряжение БОЛЬШЕ 4,2 В . Как я уже упоминал, напряжение Lipo не должно превышать 4,2 Вольта, иначе банка становится опасной. Помните, перезаряд — это очень опасно!

Большинство современных зарядных устройств позволяют заряжать с балансировкой, и автоматически следят за перенапряжением.

Выбор зарядного устройства для Lipo аккумулятора

Существует несколько критериев выбора зарядного устройства, . В ней описываются параметры устройств, и показывается как выбрать подходящий ток заряда.

Заряжаем аккумуляторы 1S

Заряд 1S аккумуляторов немного отличается от заряда больших аккумов. Вы скорее всего заряжаете несколько аккумуляторов 1S параллельно, используя плату для параллельной зарядки . Но я нашел хороший и более быстрый способ зарядки — самодельный кабель для сборки нескольких 1S аккумуляторов последовательно, для получения одного аккумулятора 3S, 4S или даже 6S.

Как измерять напряжение аккумулятора?

Важно иметь возможность измерять напряжение на каждой банке по отдельности, оно должно быть примерно на одном уровне; для этого можно купить любой дешевый тестер аккумуляторов . Если на какой-то банке напряжение ниже, чем на остальных (это и есть разбалансировка), то возможно именно с этой банкой есть проблемы, поэтому обязательно отбалансируйте аккумулятор при следующем заряде.

Рабочая температура

LiPo аккумуляторы лучше всего работают при температуре 30 — 60 градусов по Цельсию.

Низкая температура сильно ухудшает характеристики аккумуляторов: уменьшается максимальный разрядный ток и емкость. Обычные характеристики полетов в зимний период времени: «уменьшилось полетное время», «нет мощи», «нет рывка», «большое падение напряжения».

Так что перед важным полетом, для улучшения характеристик, лучше подогреть аккумуляторы до 30-35 градусов (хотя бы просто положите их в карман) 🙂

Помимо низкой температуры, литиевые аккумуляторы не любят и высокую. При температуре 60 градусов и выше они начинают взбухать, и могут даже загореться.

Когда приземляться?

Самый часто задаваемый вопрос от новичков: «при каком напряжении аккумулятора лучше приземляться?». Я бы сказал при напряжении 3,5-3,6 Вольт. Литиевые аккумуляторы нельзя разряжать до 0, в них всегда должна оставаться какая-то энергия.

График ниже это объясняет. По мере разряда, напряжение на аккумуляторе падает не линейно (черная линия), оно резко падает в районе 3,5-3,6 вольт на банку. И если вы все еще не приземлились, риск переразряда аккумулятора сильно увеличивается.

Перезаряд аккумулятора вызовет необратимые изменения в аккумуляторе и сократит срок его службы.

Как хранить литиевые аккумуляторы?

Если вы планируете довольно долго не использовать аккумуляторы (неделю или больше), то нужно:

• перевести их в режим хранения, напряжение 3,8-3,85В на банку
• убрать их в специальный защитный пакет
• хранить при комнатной температуре

При напряжении 3,8-3,85 Вольт, емкость аккумулятора примерно составляет 40-50%, и это наиболее стабильное состояние аккумулятора. Вот почему все новые аккумуляторы приходят наполовину заряженными.

Долгое хранение полностью заряженных аккумуляторов не только не безопасно, но еще и ведет к их деградации. Если вы летаете каждые несколько дней, то это не проблема.

LiPo Safe Bag (огнестойкие пакеты для литиевых аккумуляторов)

Что делать, если аккумулятор загорелся/задымился?

• Не паниковать, отсоединить все разъемы
• Наиболее эффективный и экономичный способ — закопать в песок
• Просто ждите пока прогорит и остынет, старайтесь не дышать дымом
• НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ВОДУ

Утилизация литиевых аккумуляторов

Когда утилизировать?

У литиевых аккумуляторов ограничено количество циклов эксплуатации, каждый раз, когда вы заряжаете и разряжаете аккумулятор он проходит один цикл. Постепенно аккумулятор теряет возможность выдавать большие токи (возрастает внутреннее сопротивление) и падает емкость. Говорят, что обычный LiPo аккумулятор живет более 300 циклов, если, конечно, за ним следить как следует (см. правила выше). Но в моем случае — будет чудо, если я его не разобью к тому времени 🙂

Нет четкого критерия, когда наступает пора утилизировать, но лично я избавляюсь от аккумулятора, когда он уже не дает «рывка» при даче газа, а внутреннее сопротивление постоянно растет (это хороший показатель здоровья аккумулятора).

Вздутые и поврежденные аккумуляторы я утилизирую сразу же.

Как утилизировать?

Старые и поврежденные аккумуляторы нужно правильно утилизировать. Более подробно читайте . Подчеркну: никогда не прокалывайте аккумуляторы! От этого они загораются!

FAQ

Опасны ли вздувшиеся аккумуляторы?

Да, их использование небезопасно.

Почему они вздуваются?

Потому что банки герметично закрыты и газу некуда выйти. Как правило они вздуваются при физическом повреждении и при неправильной эксплуатации, что вызывает повышенное выделение газа.

Можно ли сдуть вздувшиеся аккумуляторы?

Нет, это необратимый процесс. Лучше правильно их утилизировать.

Как избежать вздутия?

• Не переразряжайте — используйте вольтметры, сирены и прочите предупреждающие системы
• Не перегревайте, не оставляйте их на солнце, или рядом с источником тепла
• Никогда не перезаряжайте — правильно настройте зарядник, следите за аккумуляторами в процессе заряда
• Храните правильно, как описано выше

Нужно ли «раскачивать» аккумуляторы?

Раскачка аккумуляторов — спорная тема. Идея в том, что для новых аккумуляторов нужно провести несколько циклов медленного заряда и разряда, прежде чем полноценно использовать их. Лично я пробовал так поступать, но не заметил разницы.

Прочие термины, относящиеся к литиевым аккумуляторам

• напряжение отсечки (cut-off voltage) или напряжение полностью разряженного аккумулятора — 3,0 В
• Один цикл — это заряд и разряд аккумулятора. Время жизни аккумулятора определяется числом допустимых циклов заряд/разряд
• Уровень заряда или в англ. state of charge — оставшаяся энергия, от 0 до 100%
• Burst C-rating — пиковый C-рейтинг — определяет максимальный разрядный ток на короткий промежуток времени (порядка 10 секунд)

Подведем итоги

Надеюсь, в этой статье вы нашли что-то полезное. Однако, я не утверждаю, что это всё что вам нужно знать. Вперед, к новым знаниям!

История измерений

• Февраль 2017 — первая версия статьи
• Август 2017 — добавлен раздел про выбор аккумуляторов
• Сентябрь 2018 — добавлен раздел про безопасность аккумуляторов
• Май 2019 — обновлены разделы про число банок, внутреннее сопротивление и «как заряжать»

Автономность оборудования и цифровой техники за последние годы стала одним из решающих факторов выбора в пользу той или иной модели продукта. Элементы питания в виде аккумуляторных блоков играют важнейшую роль на этой площадке. Их небольшие размеры вкупе с высоким рабочим потенциалом существенно расширяют возможности целевого устройства. Остается лишь выбрать подходящий тип батареи. И если недавно были популярны элементы LiOn, то сегодня разработчики все чаще присматриваются к блокам LiPo. Аккумуляторы этого типа имеют широкий спектр преимуществ, хотя не избавлены и от недостатков.

Общие сведения об элементе

Устройства LiPo относятся к группе современных что и обусловило их некоторую схожесть с ионными аналогами. Принципиальная же разница заключается в типе используемого электролита. Если в элементах LiIon применяется гелевый электрохимический состав, в LiPo - полимер с литийсодержащей смесью. Концепция полимерного источника питания базируется на свойстве данного электролита обеспечивать полупроводниковый эффект в условиях сопряжения с литием. В результате электрохимические качества существенно повышают эксплуатационную отдачу аккумулятора LiPo. Описание общего принципа работы полимерных элементов будет неполным без классификации по типам электролитических растворов, которые используются в таких аккумуляторах. Кроме гель-полимерных устройств, также выделяют сухие электролиты и неводные солевые растворы. В первом случае основой выступает полиэтиленоксид с солями лития, а во втором - неводные солевые смеси, сорбированные в матрице полимеров с мелкими порами.

Характеристики

Одним из главных рабочих показателей аккумулятора является энергоемкость. Так, по сравнению с батареями NiCd этот показатель у LiPo превышен в 4-5 раз. При этом количество циклов достигает 600, а сокращение емкости - 20 %. Следующая характеристика - величина разрядного тока, которая может варьироваться в зависимости от типа элемента. Она выражается в амперах, а буква «С» указывает на марку разряда LiPo. Аккумуляторы, характеристики которых по этому значению указываются как 3С 1 Ач, имеют величину тока в 3 А. Это наибольшее значение, свойственное типовым элементам. Однако существуют и модели 8-10С, которые относятся к категории быстроразрядных.

Что касается возможностей эксплуатации батарей в разных температурных условиях, то LiPo-аккумуляторы имеют наибольший диапазон. Как отмечают изготовители, он составляет от −20 до 40 °C. Однако злоупотреблять применением устройств с такими батареями в крайних температурах все же не рекомендуется.

Особенности заряда

Заряжать элементы можно от источников постоянного тока до момента, пока батарея не перейдет в режим стабилизированного напряжения. Иными словами, когда восполнение достигнет 80 %, можно прекращать процесс, но не раньше. Полный же заряд набирает свой потенциал через 2 ч. За это время, в частности, заряжаются стандартные LiPo аккумуляторы 12В емкостью 1500 мАч. При выборе следует учитывать, что выполнить эту задачу можно и обычным «компьютерным» устройством, и специальным аппаратом для литиевых аккумуляторов. Очевидно, что второй вариант предпочтительнее хотя бы по причине совместимости. Также в зависимости от модели зарядника пользователь может получить возможность индикации величины заряда, данные о напряжении и силе тока. Набор этих показателей дает возможность полного контроля над процессом зарядки.

Положительные отзывы

Полимерные электролиты дают не так много преимуществ перед ионными батареями, но они очевидны, если сравнивать с аккумуляторами прежних поколений. На практике пользования владельцы устройств с такими элементами питания замечают стабильное поддержание напряжения, скромные габариты и большую емкость. Достаточно сказать, что компактные одноэлементные аккумуляторы способны обеспечивать работу мобильных устройств в течение нескольких суток при интенсивной эксплуатации. К тому же LiPo-аккумуляторы характеризуются пониженным эффектом памяти. Это значит, что владелец будет нести меньше эксплуатационных расходов в процессе выполнения циклов зарядки. Важным положительным свойством для рядовых потребителей является и экологическая безопасность. Пока еще производители не способны делать аккумуляторы, которые полностью лишены токсических веществ, но полимерные модели в этом отношении наименее опасны.

Негативные отзывы

Полному вытеснению литий-ионных аккумуляторов пока препятствуют недостатки полимерного электролита, которые, кроме всего прочего, отражаются и на обычной практике пользования. В первую очередь, это проблема старения. Такие батареи долго не «живут», что особенно заметно на примере тех же мобильных устройств. Уже через 3-4 года владельцы отмечают снижение емкости. То есть элемент сохраняет работоспособность, но длительность работы на одном заряде постепенно сокращается. Чувствителен для многих пользователей и ценовой фактор. Дело в том, что LiPo-аккумуляторы из-за необходимости интеграции дополнительных защитных схем значительно прибавляют в стоимости. Даже по сравнению с литий-ионными моделями они стоят на 10-15% дороже.

Заключение

Перспектива развития элементов питания LiPo пока неоднозначна. Тех преимуществ, которыми уже сегодня могут похвастаться элементы на полимерном электролите, вполне достаточно для современного пользователя мобильных устройств. Однако их потенциал существенно ограничен и вполне возможно, что на смену ионным конкурентам придут И все же LiPo-аккумуляторы 6S с повышенным разрядным током способны выдавать беспрецедентно высокие показатели полупроводности. Разумеется, это касается сегмента компактных устройств, рассчитанных на автономную портативную технику. Также надежды с будущим развитием этого направления подкрепляются стойкостью элемента к внешним воздействиям - в том числе температурным. В плане механической прочности им может составить конкуренцию и магниевый аккумулятор, но если учитывать сохранение рабочих электрохимических свойств, то отрыв LiPo будет значительно выше.

В настоящий момент литий-полимерные аккумуляторы (Li-Po) используются повсеместно (в том числе и моделистами) так как:

• они способны отдавать очень большие токи по сравнению с другими типами аккумулятором (в десятки раз выше чем, например, никель-металл-гидридные, такие, как Ni-Cd или Ni-Mh);
• отсутствует эффект «памяти» аккумулятора, возможно длительное хранение - за год хранения они теряют не более 10% емкости;
• позволяют осуществить большое количество циклов заряда-разряда без существенной потери емкости;
• обладают достаточно неплохим соотношением масса/емкость/токоотдача;

• этот тип аккумуляторов очень легко повредить (деформировать или проколоть), что ведет к возгоранию;
• при эксплуатации на холоде может внезапно “просесть” напряжение, нужно очень внимательно за этим следить;
• относительно высокая стоимость.

Итак, первое, на что стоит обратить внимание, это надпись 3S1P 11,1V (цифра 1).

Это означает, что в этом аккумуляторе 3 ячейки подключены последовательно.
Если обозначение 3S2P, это означает две группы по 3, подключенных последовательно, ячейки, подключенные параллельно. Звучит как-то сложно, но это не так=)

Пояснение на картинке ниже:

Напряжение одной ячейки («банки») условно принимается как 3,7V, отсюда напряжение «трехбаночного» аккумулятора – 11,1V. На самом деле напряжение полностью заряженной ячейки 4,2V, то есть аккумулятор (акб) 3S, полностью заряженный, имеет напряжение 12,6V.

Минимальное напряжение на ячейке, ниже которого разряжать аккумулятор нельзя – 2,8V. На самом деле, лучше не опускать напряжение ниже 3,3V на ячейку, поскольку дальше начинаются процессы отложения солей, что ведет к необратимой деградации аккумулятора.
В случае, если идет использование акб на борту коптера, ниже, чем 3,5V на банку опускать не стоит, а в холодное время года не ниже 3,7V. Выяснено экспериментально, в процессе ни один коптер не пострадал=)

2. Итак, едем дальше. Токоотдача (цифра 2):

Как считается токоотдача: мы умножаем число «C» на емкость в Ah. В нашем случае 25С*2,2Ah (2200mAh переводим в Ah). Получаем 25С*2,2Ah=55A, то есть это аккумулятор способен отдавать 55 Ампер продолжительное время. Реально рекомендуется брать хотя бы 20% запас по току, то есть этот акб использовать с нагрузкой, потребляющей не более 44А в долговременном режиме. Некоторые производители кроме основной токоотдачи указывают пиковое значение «C», которое способен выдержать аккумулятор.

3. Ну и третий параметр это емкость. Измеряется в миллиампер часах или ампер часах (в нашем случае емкость акб 2200 миллиампер часов или 2,2 ампер часа).В переводе на русский это означает, что при подключении нагрузки, потребляющей 2,2А, акб полностью разрядится за 1 час.

Зарядка Li-Po аккумуляторов

Разрядка Li-Po аккумуляторов/хранение Li-Po аккумуляторов

• Перед полетом нужно проверить не только общее напряжение на акб, но и напряжение на каждой банке (во избежание разбалансировки), сделать это можно мультиметром или, что более удобно, спец девайсом типа этих:

Если полет проходит в холодное время года (особенно при отрицательных температурах), аккумулятор нужно ставить теплым (например, подогреть его в машине)

• В холодное время года не следует разряжать акб менее чем до 3,7V на ячейку
• Если в полете аккумулятор нагрелся, не следует его заряжать сразу после полета, нужно дать ему полностью остыть и только потом ставить на зарядку
• В случае если планируется долгое время не эксплуатировать акб, хранить его нужно в полузаряженном состоянии (напряжение около 3,7-3,8V на ячейку), это так называемый режим хранения. Зарядные устройства (ссылки были выше) умеют вводить акб в режим хранения, так называемый «STORAGE»

страйкбольное оружие

В последнее время стало много вопросов по LiPo аккумуляторам. Решил написать статью про зарядку, использование и подбор LiPo аккумуляторов.

Для примера рассмотрим аккумулятор ZIPPY Flightmax 1000mAh 2S1P 20C

Все что идет до цифры 1000 – это название фирмы изготовителя или торговая марка.

1000mAh – это емкость аккумулятора.

2S1P – 2S это количество батарей в сборке. Каждая батарея имеет напряжение около 3.7 вольта, так что напряжение такого аккумулятора равно 7.4 вольта. 1P – это количество сборок. То есть если взять 2 одинаковых аккумулятора, соединить их изолентой и спаять силовые провода параллельно (плюс с плюсом, а минус с минусом) то мы получим удвоение емкости, обозначается такая батарея 1000 2S2P и фактически равняется в эксплуатации 2000 2S1P. Обычно используют только одинарные сборки, поэтому 1P не говорят и не пишут.

20C – максимальный ток разряда, измеряется в емкостях батарей.

Что бы посчитать сколько LiPo сможет отдать ампер при загрузке двигателем необходимо умножить Емкость на количество С и разделить на 1000 (так как емкость указана в миллиампер/часах). Максимальный ток данной батареи будет равен 20 Амперам. Для 2200 20С – 44 ампера, 1200 30С = 36 Ампер и так далее.

Зарядка LiPo батарей

LiPo батареи заряжают током 1С (если только другое не указанно на самой батарее, в последнее время появились с возможностью зарядки током 2 и 5C). Штатный зарядный ток рассматриваемой батареи 1 Ампер. Для батареи 2200 – будет 2.2 ампера и тд.

Компьютеризированный зарядник производит балансировку батареи (выравнивание вольтажа на каждой банке батареи) во время зарядки. Хотя можно заряжать 2S батареи и без подключения балансировочного кабеля (белый разъем на фото) я настоятельно рекомендую подключать балансировочный разъем всегда ! 3S и большие сборки заряжать только с подключенным баланировочным проводом! Если вы не подключите и одна из банок наберет больше чем 4.4 вольта, то вас ждет незабываемый фейерверк!

Можно обезопасить себя и заряжать в спецпакетах – они не сгораемые и специально предназначены для снижения вреда в случае возгорания LiPo батарей.

Продолжаем рассказ про зарядку LiPo аккумуляторов.

Обычно быстро заливается в аккумулятор около 90% емкости, а потом начинается дозаряд с балансировкой банок. Более заряженные и подошедшие к пределу шунтируются и заряд идет на оставшиеся банки. Именно поэтому на ней можно заряжать пару 3S батарей как одну 6S.

Батарея заряжается до 4.2 вольта на банку (обычно на несколько милливольт меньше).

Режим “хранение”

На “умном” заряднике можно перевести LiPo в режим хранения,при этом батарея дозарядится/доразрядится до 3,85В на банку. Полностью заряженные батареи при хранении более 2-х месяцев (может и меньше) дохнут. Проверенно на личном опыте. Говорят что и полностью разряженные тоже, но за больший срок.

Я храню аккумуляторы в пластиковом чемоданчике. Это удобно. Знакомый хранит и носит в поле в вышеупомянутых пакетах. LiPo это обычная батарейка и если не замыкать контакты и не пробивать ее насквозь, то она не принесет никаких неприятностей при хранении и транспортировке.

Эксплуатация LiPo

Разряжать аккумулятор LiPo ниже чем на 3 вольта на банку не рекомендуется – может сдохнуть. Можно использовать звуковые индикаторы, но есть шанс, что запищит в самый неподходящий момент и вас засыпят шарами с ног до головы, как последнего лошару! Звуковая пищалка подсоединяется в балансирный разъем и как запищит – пора менять или доставать вторичку.

При потреблении мотором тока больше того, что может отдать аккумулятор, LiPo норовит вздуться и подохнуть. Так что за этим надо следить строго! Используйте ваттметры для контроля.

При эксплуатации есть еще один нюанс – наша батарея 1000mAh 20С. По идее отдает 20А. Моторы обычно позволяет превышать рекомендуемые токи, на 20%, впрочем я превышал и на 80% 🙂

Реально максимальную токоотдачу батареи держат не слишком хорошо. К примеру у меня 2200 20С отдает ток в 44А всего в течении 2-3-х минут, потом идет просадка напряжения, хотя по расчетам обязана отдавать не менее 5ти минут.

Так что при выборе LiPo батареи смотрим на максмальный ток заявленный для выбранного двигателя и накидываем запасец. Так для мотора, который кушает 8-12А наша 1000mAh 20С вполне подойдет, а вот для 16-18А я бы выбрал или с большей токотдачей, например 25-30С или взял большей емкости, например 1600 20С.