Как заряжать lipo аккумуляторы зарядкой от телефона. Литий-полимерные аккумуляторы (Li-Po)

На данный момент написания этой статьи литий — полимерные аккумуляторы (LiPo) лидеры по отдаче тока и поэтому моделисты всех стран с радостью перешли именно на них. Что такое LiPo аккумулятор, это специальный полимер который насыщен литий содержащим раствором.

Преимущество LiPo:

1. Так например LiPo при одинаковом весе способны отдавать больше энергии чем NiCd в 4-5 раз, а NiMH в 3-4 раза.
2. Количество рабочих циклов 500-600. За два года аккумулятор теряет всего ~ 20% ёмкости.
3. Бывает два типа — быстро разрядные (Hi) и обычные. Если например в обозначении есть 3С 1000мА, это говорит о том, что такая батарея способна без вреда для себя отдавать ток до 3А, а если 40С 1000мА, то ток в 40А не проблема для такого аккумулятора. Можете себе представить сколько ампер сможет отдавать аккумулятор 40С 3S 5000мА, ему под силу крутить стартер настоящего автомобиля, только подключать его надо в параллель штатному свинцовому аккумулятору и делать очень короткие толчки, чтобы тонкие проводки не пыхнули огнем!
4. Обычные же Липошки (простонародное название LiPo) применяют в электронике не требующей больших разрядных токов, мобильных устройствах, инструментах и в обозначении таких не применяется боква (С). Буква (S) в обозначении указывает сколько банок в аккумуляторе.

Что боятся LiPo:

1. Высокая температура аккумулятора намного страшнее чем низкое напряжение. Не следует при разряде допускать нагрев аккумулятора более чем 60°С (произойдет самовозгорание или взрыв!)
2. При использовании на воздухе в холодный сезон обязательно выдержать аккумуляторы в тепле перед использованием.
3. Вздутие аккумулятора, как результат химических процессов внутри него, как следствие деградация, физическое старение, уменьшение ёмкости.
4. При нарушении достаточно мягкой оболочки батареи, или изменении её формы возможны возгорание и даже взрыв! Даже если кажется, что после крушения самолета ничего не произошло с батареей, но ЧП может произойти при последующей зарядке!

Разрядка LiPo:

1. Минимальное напряжение разряженной банки аккумулятора не должно опускаться ниже 2.5B, но лучше не рисковать и не опускать ниже 3.3В иначе начинается отложение солей и количество циклов уменьшается, а также возможно внутреннее короткое замыкание и соответственно вызовет сильный разогрев, возгоранию и даже взрыв. Поэтому в обязательном порядке надо использовать звуковые индикаторы , которые издают громкий писк при подходе аккумулятора к минимальным значениям напряжения в любой из банок.
2. Для совершенно новых аккумуляторов, первые три разрядки надо сделать током 3-5C. Это позволит расконсервировать элементы (выработать ингибитор), выровнять напряжение по банкам и набрать полную емкость.

Зарядка LiPo:

Осторожно! Лично я всегда заряжаю аккумуляторы вне дома, чего и всем рекомендую, это связано с большим количеством самовозгораний!

Хранение LiPo:

1. Температура хранения от 5 до 28°С, по другим источникам от 0 до 10°С. Моделисты считают, что хранение аккумуляторов в холодильнике, есть лучший вариант и так они прослужат значительно дольше.
2. Напряжение на банках 3.7-3.85В, это ~40% от полного заряда, именно с таким напряжением поставляются производителями LiPo аккумуляторы. В интеллектуальных ЗУ есть режим перевода LiPo в режим хранения. При хранении с другим уровнем заряда, они теряют свою ёмкость гораздо быстрее, которая затем не восстанавливается.
3. LiPo аккумуляторы стареют, даже когда не используются, поэтому не надо покупать аккумуляторы про запас. При покупке обязательно проверить дату производства, ведь двух летний аккумулятор уже потерял как минимум 20% ёмкости.

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»

У многих начинающих моделистов рано или поздно возникает вопрос, что такое LiPo аккумуляторы, как их подбирать, заряжать, как правильно использовать и хранить литий полимерный аккумулятор.

Эта статья создана, чтобы просто и доступно дать ответы на волнующие новичка вопросы касательно элементов питания различных моделей.

Что же такое LiPo аккумулятор нам поможет разобраться Википедия?

Цитата из Википедии:
«Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор (lithium-ion polymer battery); аббревиатуры: Li-pol, Li-polymer LiPo, LIP, Li-poly и т.д.) - это усовершенствованная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита используется полимерный материал с включениями гелеобразного литий-проводящего наполнителя. Используется в мобильных телефонах, цифровой технике, радиоуправляемых моделях и пр.

Обычные бытовые литий-полимерные аккумуляторы не способны отдавать большой ток, но существуют специальные силовые литий-полимерные аккумуляторы, способные отдавать ток, в 10 и даже 130 раз превышающий численное значение ёмкости в ампер-часах. Они широко применяются как аккумуляторы для радиоуправляемых моделей, а также в портативном электроинструменте и в некоторых современных электромобилях.»

Как выбрать LiPo аккумулятор? Основные критерии выбора литий полимерного аккумулятора.

В этом нам поможет маркировка аккумуляторов. Она указывается производителем на каждом акуме. К примеру, Turnigy nano-tech 2200mah 3S 25C Lipo Pack, где:

• Turnigy — фирма производитель
• nano tech – модель/технология производства
• 2200 mah – полная ёмкость батареи
• 3S — число банок, ячеек (1 банка = 3.7v)
• 25C – токоотдача (максимальный ток разряда)

1C — одна ёмкость батареи. Для нашего примера 2200 mah (или 2.2А)
А — ампер

Итого для данной батареи получаем: 25 х 2.2А = 55А

Следовательно силовая система питания радиоуправляемой модели, в которой будет использован данный аккумулятор должна иметь максимальную силу тока в электроцепи менее 55А, желательно с запасом не более 45-50А.

Если сила потребляемого тока модели будет близка к 55А то вышеуказанный аккумулятор быстро выйдет из строя.

Первым признаком выхода из строя является вздутие LiPo аккумулятора. Вернуть работоспособность можно поместив батарею в холодильник или подвал и сделать пару Но ресурс элемента питания уже не будет прежний.

Особо хотим отметить – LiPo одни из самых опасных аккумуляторов, обращаться с ними надо крайне бережно и внимательно. Любой удар, нагрев, переразрад или перезаряд могут привести к возгоранию или взрыву батареи.

• Повреждать внешнюю оболочку
• Заряжать большими токами
• Разряжать ниже 3V
• Подвергать нагреву или перегреву во время использования

Зарядка LiPo аккумуляторов.

Зарядное устройство для LiPo аккумуляторов.

Зарядка LiPo аккумуляторов должна осуществляться с помощью специальных зарядных устройств (ЗУ) с режимом балансировки.
Рекомендуеммыми зарядными устройствами являются:

Зарядное устройство/балансир IMAX-B6 (профессиональное, оригинал)
Зарядное устройство/балансир бюджетная версия IMAXRC-B3 (бюджетный вариант, оригинал)

Производитель фирма SkyRC.Существует много подделок и копий данных ЗУ. Которые часто горят и приводят к возгоранию аккумуляторов. Поэтому лучше покупать оригинальную продукцию. Проверить которую можно по коду на голограмме.

Большинство полнофункциональных ЗУ имеют несколько режимов заряда LiPo:

• Заряд — charge
• Разряд — discharge
• Баланс — balance
• Хранение – storage

Для хранения батареи нужно заражать в режиме «Storage» . Уровень заряда при этом будет установлен примерно на половину, что обеспечит оптимальные условия хранения.

Повседневный заряд аккумулятора, при наличии более 2 банок, стоит производить исключительно в режиме балансировки «Balance» .

Для начала процесса заряда нужно:

• Выбрать число S вашей батареи (2S, 3S и тд.)
• Выставить силу тока – А (1А, 1,1А и тд.)

И ждать окончания процесса заряда.
Важно не оставлять этой процесс без присмотра!

Как заряжать LiPo аккумуляторы.

Стоит отметить, что существуют акумы с током заряда 2С и даже 5С. Для них рекомендуемые показатели будут выше. Смотрите информацию, которую указывает производитель на самой батареи.

LiPo аккумуляторы имеют имеет 2 силовых провода:

• Силовой красный +
• Силовой черный —

А также балансировочный кабель (2S и выше).

Балансировочный провод применяется для равномерной зарядки всех банок.

На квадрокоптере или любой другой модели к этому разъему обычно подключают сигнализатор разряда батареи (пищалку). Сигнализатор бортовой разряда аккумулятора (1S-8S) с громким звуковым сигналом и индикатором показывающим напряжение.

Рассмотрим на примере: Turnigy nano-tech 2200mah 3S 25C

Ток 1С равен 2,2А, но оптимальным для батареи будет использовать ток заряда 1-1,5А.

Батарея будет заражаться дольше, чем при токе 2,2А, но срок эксплуатации будет увеличен.

Если ток заряда будет превышать 1С – возрастает риск взрыва батареи и возникновения пожара.

На первых порах можно обойтись обычной кастрюлей или любой металлической емкостью.

Хранение LiPo аккумуляторов.

Хранить батареи необходимо заряженными на 40-60% (напряжение при этом будет около 3.8v на банку).

Длительное хранение полностью заряженной или полностью разряженной батареи приведет к выходу её из строя.

Рекомендации для правильного хранения LiPo аккумуляторов:

• Перевести батарею в режим хранения «Storage»
• Избегать попадания прямых солнечных лучей
• Соблюдать температуру хранения в пределах 0..+10°С (температура холодильника), либо +5..+28°С (комнатная температура). Второй вариант менее предпочтителен.
• Хранить в специальном пакете, огнеупорном боксе, или закрывающейся железной емкости.

Стоит помнить, что любые отклонения от вышеуказанных параметров приводит к падению токоотдачи, снижению емкости или вовсе выходу из строя аккумулятора.

Переносное зарядное устройство — это способ зарядить LiPo аккумуляторы в поле, чтобы дольше летать. Ниже мы рассмотрим способы и решения зарядки аккумуляторов в поле. Я считаю, что это выгоднее и проще, чем покупать кучу аккумуляторов.

Когда я иду летать, я запросто могу разрядить за день более 20 аккумуляторов, летая на гоночном. Можно, конечно, купить столько батарей, сколько нужно для сеанса полетов, но я считаю, что зарядка в поле является более экономичным и практичным решением.

Что входит в полевое (переносное) зарядное устройство

• Зарядник iSDT SC-200 (banggood)
• 1 LiPo аккумулятор 6S 10000mAh (aliexpress)
• Адаптер XT90 на XT60 (banggood)
• Параллельная плата зарядки (Parallel Charging Board) (banggood)
• Вольтметр (banggood)

Давайте я расскажу, почему мне так нравится полевая зарядка и почему она выгоднее.

Полевая зарядка — это дешево

Как вы уже наверное знаете, полностью заряженные LiPo не рекомендуется оставлять на хранение, это приводит к ухудшению характеристик батарейки, а главное, это небезопасно, так как возможно воспламенение.

Поэтому, если вы зарядили лишние аккумуляторы и не успеете их отлетать, вам придется их разряжать зарядником.

Но в полевой сборке, вы сможете «вернуть» заряд обратно в большой аккумулятор-донор или подзарядить совсем разряженные батареи, а также зарядить очки или шлем.

Портативность

Вес полевой зарядки ниже, чем 18 аккумуляторов, да и места занимает намного меньше.

• Общий вес 18 4S примерно 3.4кг
• Вес 8 4S + 1 большая + ЗУ + параллельная плата = 1513г + 1211г + 451г = 3,1 кг

Общая экономия веса конечно не такая большая, но тут больше играет роль экономия места. 6S чуть чуть больше, чем четыре 4S аккумуляторов.

Полевая зарядка безопаснее

Так как вместо 18 батареек, у нас 8, то по сути шанс воспламенения или любой другой опасной неполадки сокращается в 2 раза.

Минусы полевого зарядного устройства

У любой вещи есть свои минусы, в нашем случае их несколько:

• Нужно купить новое зарядное устройство для LiPo, которое будет поддерживать подключение в качестве источника аккумулятор LiPo. Если оно у вас уже есть, то этот минус исключается.
• Такая зарядка актуальна для тех, кто много летает. Если вы разряжаете менее 15-20 аккумуляторов за сеанс, то это будет уже не так привлекательно для вас.
• Чтобы обеспечить параллельный заряд, ваши батареи должны быть на одинаковом уровне напряжения. Это означает, что вы должны уделять дополнительное внимание напряжению во время полета и решать, когда вы должны приземлиться. Это просто сделать, если у вас есть OSD, которое отображает количество потребленного тока.

Выбор зарядного устройства для полевой зарядки

Зарядник нужен такой, который сможет работать на постоянном токе.Диапазон входного напряжения должен быть широким, чтобы можно было подключать любой аккумулятор в качестве источника питания.

Мне особенно нравятся серии iSDT (SC608, Q6, SC620) для зарядки батарей LiPo в полевых условиях из-за их компактных и легких конструкций. Они поддерживают вход 9V-32V и поставляются с разъемом XT60, который позволяет использовать LiPo-батареи в качестве источника питания. Они также отлично подходят для повседневной зарядки.

Выбор источника питания для полевой зарядки

Для такой зарядки, вам понадобится какой-нибудь емкий источник питания, ниже таблица с вариантами:

Название	LiPo аккумуляторы высокой ёмкости	Портативный генератор	Аккумулятор с глубоким разрядом	Генератор на солнечных панелях
Топливо	Перезаряжаемые	бензин/ДТ	Перезаряжаемые	Перезаряжаемые — солнце
Напряжение	11.1V – 25.2V (3S-6S)	Различное – AC и DC	12V	Различное – AC и DC
Ёмкость	Низкая (10Ah – 16Ah+)	Высокая	Высокая (20Ah – 120Ah)	Средняя
Вес	Легкие (1Kg – 2Kg)	Тяжелые	Тяжелые (5Kg – 35Kg)	Средние
Цена	Недорого	Дорого	$50 – $300	Дорого

Для зарядки некоторые используют автомобильный аккумулятор, но это не рекомендуется делать, так как вы его просто испортите. Вместо него нужно использовать аккумуляторы глубокого разряда.

Если у вас много аккумуляторов и летаете вы всегда с кем-то, то отличным решением будет купить все же генератор на бензине или ДТ. Они мощные и часто выдают постоянный ток, который совместим с большим диапазоном зарядных устройств. Но они дорогие и шумные, в отличие от других источников питания.

Солнечные генераторы — отличный вариант, если там, где вы живете много солнца, ну или просто солнечный день во время полетов.

Я же предпочитаю заряжать с помощью большой Lipo батареи — это просто и дешево.

Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh (никель-металлогидридным) мы получили возможность использовать литиевые аккумуляторы. При сравнимом весе одного элемента они имеют большую, по сравнению с NiCd и NiMH емкость, кроме того, напряжение элемента у них в три раза выше - 3.6V/элемент вместо 1.2V. Так что для большинства приводов достаточно батареи из двух или трех элементов.

Среди литиевых аккумуляторов различают два основных типа - литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (LiPo, Li-Po или Li-Pol). Разница между ними – в типе используемого электролита. В случае LiIon – это гелевый электролит, в случае LiPo – специальный полимер, насыщенный литийсодержащим раствором. Но для использования в силовых установках приводов наибольшее распространение получили литий-полимерные аккумуляторы, так что в дальнейшем разговор пойдет именно о них. Впрочем, жесткое разделение тут весьма условно, так как оба типа отличаются в основном используемым электролитом, и все, что будет сказано про литий-полимерные аккумуляторы, практически в полной мере относится и к литий-ионным (заряд, разряд, особенности эксплуатации, техника безопасности).
С практической точки зрения нас волнует только тот момент, что литий-полимерные аккумуляторы в настоящий момент обеспечивают более высокие разрядные токи. Поэтому на страйкбольном рынке в качестве источника энергии для электродвигателей приводов, в основном, предлагают именно их.

Литий-полимерный аккумулятор (Li-pol или Li-polymer) - это более совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита используется полимерный материал с включениями гелеобразного литий-проводящего наполнителя. Используется в мобильных телефонах, цифровой технике и пр.
Обычные бытовые литий-полимерные аккумуляторы не способны отдавать большой ток, но существуют специальные силовые литий-полимерные аккумуляторы, способные отдавать ток в 10 и даже 45 раз превышающий численное значение ёмкости. Они широко применяются как аккумуляторы для радиоуправляемых моделей, а также в портативном электроинструменте и в некоторых современных электромобилях.

Преимущества
* Большая плотность энергии на единицу объёма и массы;
* Низкий саморазряд;
* Толщина элементов от 1 мм;
* Возможность получать очень гибкие формы;
* Незначительный перепад напряжения по мере разряда.

Недостатки
* Количество рабочих циклов 300- 500, при разрядных токах в 2С до потери емкости в 20% (для сравнения: NiCd- 1000 циклов, NiMH – 500, LiFePO4 - 2000).
* Аккумуляторы пожароопасны при перезаряде и/или перегреве. Для борьбы с этим явлением все бытовые аккумуляторы снабжаются встроенной электронной схемой, которая предотвращает перезаряд и перегрев вследствие слишком интенсивного заряда. По этой же причине требуют специальных алгоритмов зарядки (зарядных устройств).
* Старение:
Литиевые аккумуляторы "стареют", даже если не используются, а просто лежат на полке. Через 2 года батарея теряет около 20% ёмкости.
Литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы снижают ёмкость, в отличие от никелевых и никель-металл-гидридных, под воздействием заряда. Чем больше заряд аккумулятора, тем меньше срок его службы. Хранить их лучше заряженными на 40-50%, и температуре 0-10 градусов.
Глубокий разряд полностью выводит из строя литиево-ионный аккумулятор. Оптимальные условия хранения Li-ion аккумуляторов достигаются при 40%-ом заряде от ёмкости аккумулятора.Литиевые аккумуляторы стареют, даже если не используются, а просто лежат на полке. Соответственно, нет необходимости покупать аккумулятор "про запас" или чрезмерно увлекаться "экономией" его ресурса. При покупке обязательно посмотрите на дату производства, чтобы знать, сколько данный источник питания уже пролежал на складе. В случае, если с момента изготовления прошло более двух лет, лучше воздержитесь от покупки.
Все что идет до цифры 2000 -- это название фирмы изготовителя или торговая марка.
* 2000 mAh - 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 2000 (так как емкость указана в миллиампер/часах). Максимальный ток данной батареи будет равен 50 Амперам. Для 2200 20С - 44 ампера, 1200 30С = 36 Ампер и так далее.

Зарядка LiPo батарей

LiPo батареи очень критичны к зарядке, их нельзя перезаряжать, иначе они могут воспламениться.
Для зарядки необходимо использовать специальные зарядные устройства с балансиром (контролирует заряд каждой банки аккумулятора отдельно).
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.

Существует довольно большое разнообразие зарядных устройств для LiPo аккумуляторов, мы же остановимся лишь на наиболее «достойных». Все зарядные устройства, перечисленные ниже, заряжают Li-ion, LiPo, LiFe, NiMh, NiCd, Pb и новый стандарт 123:


Turnigy - это клоны зарядных устройств известного бренда IMax. Отличие только в удешевленном производстве и более дешевых электронных компонентах.
Сами IMax`ы стоят по дороже.
IMAX B6 Charger/Discharger 1-6 Cells (GENUINE)
Genuine IMAX B8+ Charger/Discharger 1-8 Cells
К всем зарядным устройствам, кроме первой, вам понадобиться блок питания. Можно использовать компьютерный, от ноутбука:
12V 5A 110/240V 50/60Hz Power Supply
"На выезде" -- можно подключать зарядное устройство к аккумулятору автомобиля.
С помощью разветвителей Twin pack charge lead (2 x 3S)6S и Twin pack charge lead (2 x 3S)6S w/ XT60 можно заряжать пару одинаковых 3S батареи на зарядном устройстве с поддержкой 6S. При умелом "приложении рук", такой разветвитель можно переделать для зарядки пары 2S батарей.
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) настоятельно рекомендуется 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.

Эксплуатация LiPo

Разряжать аккумулятор LiPo ниже чем на 3 вольта на банку не рекомендуется - может "умереть". Для своевременного предупреждения разряда часто используют звуковые индикаторы:
Hobby King Battery Monitor 2S
Когда аккумулятор подходит к границе индикатор начинает попискивать, сначала редко, потом чаще.
При потреблении мотором тока больше того, что может отдать аккумулятор, LiPo норовит вздуться и "умереть". Так что за этим надо следить строго! Используйте ваттметры для контроля:

Battery Monitor 2-6S
Достаточно замерить один раз для каждой имеющейся пружины и просто знать сколько ампер мотор "кушает" на данной пружине.

При эксплуатации есть еще один нюанс - наша батарея 2000mAh 15С (min). По идее -- отдает 30А. Моторы обычно позволяют превышать рекомендуемые токи на 20%.
Реально долго держать максимальную токоотдачу батареи -- не слишком хорошо. К примеру, есть случаи, когда 2200мА/ч, 20С отдает ток в 44А всего в течении 2-3 минут, потом идет "просадка" напряжения, хотя по расчетам обязана отдавать не менее 5 минут.
Так что, при выборе LiPo батареи, нужно обращать внимание на максимальный ток, заявленный для выбранного двигателя и, учитывать запас.
Так, для мотора, который "кушает" 8-12А, вполне подойдет 1000mAh 20С, а вот для 16-18А нужно подбирать либо с большей токотдачей, например 25-30С, либо взять аккумулятор большей емкости, например 1600 20С.
Сейчас в свободой продаже есть батареи nano-tech с токоотдачей 25-50С.

В эксплуатации LiPo аккумуляторов существует несколько важных моментов, на которые настоятельно рекомендуется обратить внимание. Перечислим их в порядке убывания опасности:
1. Заряд до напряжения, превышающего 4.20 вольт/банку.
2. Короткое замыкание аккумулятора.
3. Разряд токами, превышающими нагрузочную способность или нагревающими аккумулятор выше 60°С.
4. Разряд ниже напряжения 3.00 вольта/банку.
5. Нагрев аккумулятора выше 60°С.
6. Разгерметизация аккумулятора.
7. Хранение в разряженном состоянии.

Невыполнение первых трех пунктов приводит к пожару, всех остальных - к полной или частичной потере емкости.

Из всего сказанного можно сделать следующие выводы:

Чтобы не было пожара, надо иметь нормальное зарядное устройство и правильно выставлять на нем число заряжаемых банок. Необходимо, также, использовать разъемы, исключающие возможность короткого замыкания батареи и контролировать ток, потребляемый мотором на «полном газу». Кроме того, не рекомендуется в приводе закрывать аккумулятор со всех сторон от поступления потока воздуха, а если это невозможно, то следует предусмотреть специальные каналы для охлаждения.

В случаях, когда ток, потребляемый двигателем, составляет более 2С, а аккумулятор в приводе закрыт со всех сторон, после 5-6 минут (непрерывной) работы мотора следует его остановить, а затем вытащить и потрогать аккумулятор - не слишком ли горячий. Дело в том, что после нагрева выше определенной температуры (около 70 градусов) в аккумуляторе начинает идти «цепная реакция», превращающая запасенную им энергию в тепло и аккумулятор буквально растекается, поджигая все, что может гореть.

Если замкнуть почти разряженный аккумулятор, то пожара не будет, он тихо и мирно "умрет" из-за переразряда... Отсюда следует второе важное правило: следите за напряжением в конце разряда аккумулятора и обязательно отключайте аккумулятор после работы!
Если забыть о подключенном аккумуляторе на сутки-другие, то окажется, что с ним можно попрощаться - не любит литий глубокого разряда.

Разгерметизация – еще одна причина выхода литиевых аккумуляторов из строя, поскольку внутрь элемента не должен попадать воздух. Это может произойти при повреждении внешнего защитного пакета (аккумулятор запаян в пакет наподобие термоусадочной трубки), в результате удара или повреждения острым предметом, или при сильном перегреве вывода аккумулятора при пайке. Вывод - не ронять с большой высоты и паять аккуратно.

Хранение

Хранение аккумуляторов, судя по рекомендациям производителей, следует производить в заряженном на 50-70% состоянии, лучше в прохладном месте, при температурах не выше 20°С. Хранение в разряженном состоянии отрицательно сказывается на сроке службы - как и у всех аккумуляторов, у литий-полимерных есть небольшой саморазряд.


Режим "хранение"

На компьютеризированном зарядном устройстве можно перевести LiPo в режим хранения, при этом заряд батареи будет доведён 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.
Кто-то хранит аккумуляторы в пластиковом чемоданчике -- это удобно. Кто-то 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.

Подготовка LiPo к эксплуатации

Подготовить LiPo к эксплуатации очень просто - просто зарядите ее и все!
Данный тип батареи не имеет эффекта памяти (не нужно доразряжать перед новой зарядкой), не требуется циклировать - делать циклы заряд-разряд перед эксплуатацией.
Если вы заряжаете "в поле", то стоит поискать аккумуляторы с ускоренной зарядкой, на них пишут Fast charge 2С или 5С, так например вышеупомянутые nano-tech имеют 15C на зарядку. По идее, их можно заряжать током 33 Ампера!
Зарядное устройство, которое имеет максимальны ток зарядки 5А, позволяет сократить зарядку с 50 минут до 20!

Итак, подчеркнем еще раз самые важные моменты, связанные с использованием литий-полимерных аккумуляторов:

Используйте нормальное зарядное устройство.
Применяйте разъемы, исключающие возможность замыкания батареи.
Не превышайте допустимые токи разряда.
Следите за температурой аккумулятора при отсутствии охлаждения.
Не разряжайте аккумулятор ниже напряжения 3V на банку (не забывайте отключать аккумулятор после игры!).
Не подвергайте батарею ударам.