Все про LiPo аккумуляторы: зарядка, эксплуатация, хранение
В настоящий момент литий-полимерные аккумуляторы (Li-Po) используются повсеместно (в том числе и моделистами) так как они:
- 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;
Это делает их незаменимыми в ряде случаев.
К недостаткам следует отнести:
- 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.
Общие понятия
1. Рассмотрим маркировку Li-Po аккумуляторов:
Итак, первое, на что стоит обратить внимание, это надпись 3S1P 11,1В (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 3,7В, отсюда напряжение «трехбаночного» аккумулятора – 11,1В. На самом деле напряжение полностью заряженной ячейки 4,2В, то есть аккумулятор (акб) 3S, полностью заряженный, имеет напряжение 12,6В.
Минимальное напряжение на ячейке, ниже которого разряжать аккумулятор нельзя – 2,8В. На самом деле, лучше не опускать напряжение ниже 3,3В 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 3,5В на банку опускать не стоит, а в холодное время года не ниже 3,7В. 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). Другими словами это означает, что при подключении нагрузки, потребляющей 2,2А, акб полностью разрядится за 1 час.
Зарядка Li-Po аккумуляторов
Для зарядки Li-Po аккумуляторов рекомендуется использовать специализированные зарядные устройства, например такие:
Вариант попроще (умеет заряжать с балансировкой только 2S и 3S аккумуляторы, небольшими токами и только Li-Po):
IMaxRC IMax B3 Pro
Вариант покруче (умеет заряжать с балансировкой аккумуляторы 2S-6S, плюс Ni-Cd, Ni-Mh акб):
IMax B6
Если производитель не дает на эту тему спец рекомендаций, аккумуляторы рекомендуется заряжать током, не превышающим 1C. В нашем случае, это 2,2Ah*1C=2,2A, то есть этот аккум рекомендуется заряжать током не более 2,2 Ампер. Опять же, в реальности, чем меньше зарядные и разрядные токи, тем дольше будет жить аккумулятор.
В инструкции к зарядному устройству можно прочитать о зарядке с балансировкой. Рекомендуется всегда заряжать аккумулятор только так, это исключает вариант разбалансировки ячеек (общее напряжение на нашем акб может быть 12,6В, но, при этом, на первой банке будет 4В, на второй 4,2В, а на третьей 4,4В). При перезаряде даже одной ячейки аккумулятор может загореться и даже взорваться, именно поэтому и рекомендуется ВСЕГДА проводить зарядку с балансировкой.
Зарядку Li-Po аккумуляторов следует производить только под присмотром и в емкости, которая не горит! Самый лучший вариант – использование специальгых несгораемых пакетов и кейсов для хранения и зарядки аккумуляторов:
Lipo Battery Safety Bag
Кроме того, если аккумулятор только после полета или другой интенсивной нагрузки – ему нужно дать остыть!
Разрядка /хранение Li-Po аккумуляторов
Как посчитать максимальный ток, которым можно разряжать аккумулятор, мы уже обсудили.
Теперь пойдут общие рекомендации по эксплуатации акб, особенно на коптерах (т.к. там обычно очень большие токи):
- 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 3,7В 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 3,7-3,8В на ячейку), это так называемый режим хранения. Зарядные устройства (примеры были выше) умеют вводить акб в режим хранения, так называемый «STORAGE»
Инструкция по эксплуатации литий-полимерных (LiPo) аккумуляторов
Внимание! Данный тип аккумулятора необходимо заряжать только специальным зарядным устройством в режиме балансировки (balance), где контролируется и балансируется напряжение на каждой секции. Простой тип зарядки (charge) может повредить аккумулятор, так как происходит зарядка без балансировки.
Ток заряда не должен превышать рейтинг 1C, так например, если у вас батарея емкостью в 1800mAh (1.8Ah), ток зарядки должен составлять 1.8 Ампер, соответственно если 4200mAh (4.2Ah), ток может составлять 4.2 Ампера. В отдельных случаях и моделях LiPo аккумуляторов допустимо повышение рейтинга до 3С-5С для срочной зарядки, но для долгой жизни аккумулятора все же рекомендуется заряжать током равным 1С.
В заряженном состоянии на каждой ячейке должно быть напряжение 4.2 Вольт.
Разрядка
Внимание! Не разряжайте аккумуляторы ниже 3 Вольт на одну ячейку, это безвозвратно повредит его. Используйте различные сигнализаторы разряда.
Внимание! Не разряжайте (discharge) литий-полимерные аккумуляторы с помощью IMAX B6 (и других подобных зарядок), это может вывести из строя ваш аккумулятор, так как данное устройство разряжает батарею без балансировки напряжения на каждой ячейке.
Допустимый ток разряда обычно указывается на аккумуляторах как discharge rate. Например, если рейтинг разряда составляет 40C, а емкость 1800mAh (1.8Ah), то заявленный допустимый ток разряда будет 72 Ампера (40C*1,8Ah).
Данный тип аккумуляторов не имеет эффекта памяти, поэтому циклически разряжать и потом заряжать нет необходимости.
Хранение
Аккумулятор не следует оставлять на долгое время разряженным или полностью заряженным (более недели). Если знаете что некоторое время не будете использовать аккумулятор, следует перевести его в режим хранения (storage) с помощью зарядного устройства, это существенно продлит срок службы вашего аккумулятора и сохранит емкость.
В режиме хранения на каждой ячейке должно быть напряжение 3.8-3.85 Вольт.
Храните аккумуляторы вдали от тепловых источников, данные аккумуляторы легко воспламеняются.
Так же избегайте деформации и повреждений аккумулятора, это может привезти к возгоранию.
Внимание! Все операции по зарядке и разрядке литий-полимерных аккумуляторов необходимо проводить только под присмотром.
О режиме хранения LiPo аккумуляторов для радиоуправляемых моделей
По поводу хранения LiPo аккумуляторов я прочитал массу различной информации. Везде говорится о необходимости перевода батареи в режим хранения при длительном простое.
По сути, режим хранения сводится к заряду или разряду батареи до уровня 3,8 вольта на банку. Считается, что именно при таком напряжении батарея дольше сохранит свои свойства.
Везде говорится про длительный простой. Сколько это? День? Неделя? Месяц? Я покопался в интернете и нашел это время – 24 часа. Т.е. если вы не собираетесь использовать аккумулятор на следующий день, то его следует перевести в режим хранения.
Еще я заглянул в инструкцию по пользованию на свой аккумулятор (Lipo FLOUREON 11.1V 5500mAh 35C 3S XT60). И к моему удивлению, ничего там не обнаружил по поводу режима хранения. Более того, там не запрещается хранить аккумулятор при заряде 4,2 вольта на банку. Вот выдержка из инструкции:
Аккумулятор разряжается автоматически во время хранения, поэтому вы должны периодически заряжать батарею каждые три месяца. Напряжение в ячейке должно находиться в пределах от 3.7В до 4.2В.
Стандартное состояние хранения батареи: температура 20 °C ± 10 °C (оптимальная 20°C±5°C), относительная влажность: 45% -75%; Давление воздуха: 86Kpa-106KPa.
Кстати, моя инструкция сломала все стереотипы о хранении LiPo аккумуляторов. Так, на форумах, многие советуют, при длительном простое, хранить аккумуляторы в холодильнике. Температура в холодильнике около +5 градусов, что намного меньше оптимальной температуры указанной в моей инструкции.
В общем, я, как начинающий моделист, совсем запутался в режимах хранения LiPo аккмуляторов. С одной стороны инструкция от производителя, с другой – опыт многих моделистов. Поэтому, буду рад компетентным мнениям в комментариях. Напишите, как вы храните свои аккумуляторы.
А вот, мои правила хранения LiPo аккумуляторов:
- Не держать аккумулятор на полном заряде более 24 часов. Сразу после покатушек перевожу батарею в режим хранения (3,8 вольт на банку).
- Проверять заряд батареи минимум раз в месяц.
- Хранить батареи только в огнеупорном пакете.
- Хранить батареи в темной комнате (там температура всегда около 20 °C).
Перевод аккумулятора в режим хранения
Перевод литий-полимерного аккумулятора в режим хранения следует осуществлять с помощью специализированного зарядного устройства. Если в вашем зарядном устройстве нет такой функции, то есть смысл приобрести новое ЗУ, иначе рискуете разориться на аккумуляторах. О моем выборе зарядного устройства я писал здесь.
Я перевожу аккумуляторы в режим хранения с помощью зарядного устройства IMAX B6 mini, в котором для этого предусмотрена специальная функция «Storage».
Как правильно обращаться с литий-полимерными аккумуляторами: зарядка, эксплуатация, хранение Li-Po АКБ
Еще несколько лет назад этот вид АКБ считался диковинкой, но прогресс неумолимо движется вперед и на современной арене литий-полимерные(LiPo, Li-Po или Li-Pol – обозначают их по-разному) аккумуляторы взяли гору над традиционными никель-кадмиевыми и никель-металлгидридными (NiCd и NiMh).
Мы уже рассказывали об основных типах аккумуляторных батарей, использующихся в RC-моделизме и затрагивали также тему литий-полимерных аккумуляторов. Но поскольку спрос на этот источник энергии только возрастает, стоит еще раз повторить специфику обращения с Li-Po батареями. Тем более, что они пока считаются самыми прихотливыми элементами.
Почему Li-Po? Преимущества
Литий-полимерные аккумуляторы пришлись ко двору в первую очередь RC-моделистам и главным образом – любителям авиамоделей. Этот вид АКБ характеризуется большой энергоемкостью при малом весе, быстро заряжается и не страдает «эффектом памяти». Как и другие типы батарей, литиевые, к сожалению, стареют и уже через 2 года потеряют пятую часть своей первоначальной емкости.
Но, к примеру, если сравнивать NiCd и NiCd АКБ с литий-полимерными, то последние превышают своих предшественников по энергоемкости (при прочих одинаковых параметрах) в 3-5 раз!
К тому же в связи с высоким спросом на мобильные источники энергии, технология производства Li-Po батарей постоянно совершенствуется. И уже сейчас RC-модели на электротяге, в которых используют литий-полимерные аккумы успешно конкурируют по мощности с ДВС, а то и демонстрируют лучшие технические характеристики.
Особенности эксплуатации Li-Po батарей: памятка на каждый день
Первое, что нужно запомнить: все литиевые аккумуляторы взрывоопасны. Обычное КЗ (короткое замыкание), превышение тока при зарядке или повреждение корпуса (разгерметизация оболочки при ударе или при неосторожном обращении с острыми или накаленными предметами, например, при пайке) может стать причиной загорания и взрыва.
Зарядка Li-Po АКБ
Как правильно заряжать аккумулятор радиоуправляемой модели, мы рассказывали ранее. Что касается LiPo, то тут правило единое: использовать только специальные ЗУ с балансиром. Следуйте инструкциям по эксплуатации и заряжайте аккумулятор указанным там током и напряжением.
Второе правило эффективной зарядки литиевых батарей – соблюдение температурного режима. Не оставляйте заряжающийся аккумулятор без присмотра, не накрывайте его и допускайте перегрева (уже при температуре 70 градусов запускаются необратимые цепные реакции, при которых содержимое батареи плавится и растекается, воспламеняя все, что может гореть).
После полной зарядки дайте аккумулятору остыть до комнатной температуры и только после этого подключайте.
Эксплуатация Li-Po АКБ
Подключайте Li-Po АКБ только в соответствии с инструкциями к RC-модели.
Не допускайте полной разрядки батареи, не ждите, когда пропеллер перестанет вращаться. Избегайте разрядки ниже напряжения 3 V/банку и не забывайте отсоединять АКБ после полета или заезда.
Можно услышать мнение, что Li-Po батареи нельзя подключать при минусовых температурах. Это не совсем так. Если в теххарактеристиках АКБ указан рабочий диапазон температур от 0 до +50, летать или гонять в мороз до -15 можно, но при условии, что батарея до подключения не будет мерзнуть. Просто держите ее в теплом месте (во внутреннем кармане, например).
После подключения выделение тепла не даст аккумулятору замерзнуть, хоть и отдача его будет значительно ниже (на уровне 70-80%), чем при нормальной температуре.
Хранение Li-Po АКБ
Чтобы аккумулятор дольше прослужил и не наделал глупостей внезапным воспламенением, храните его в прохладном месте (идеальная температура от +5, но не выше +20 градусов). Лучше, если это будет защитный контейнер.
Для длительного хранения убедитесь, что заряд АКБ не ниже 70% (приблизительно 3,8В на банку). Перед очередным подключением дозарядите его до 100% и только после этого приступайте к эксплуатации.
Ну и как же без этого – не разбирайте и не давайте детям, храните в местах, недоступных для домашних животных.
В общем, правила просты и вполне выполнимы. Следите за уровнем заряда и температурой АКБ, а также берегите ее от разгерметизации и замыкания силовых или балансировочных контактов, и она послужит надежным источником энергии для вашего радиоуправляемого друга.