Lipo ток разряда. Литий полимерный аккумулятор

У любого новичка возникает вопрос: Что такое LiPo и с чем его едят. Попробуем разобраться.

После её прочтения новички стали задавать вопросы про LiPo, что послужило поводом для создания статьи.

1.Что же такое LiPo аккумулятор?
Зачастую случается,что человек не хочет ничего искать и сразу задаёт вопросы. Переносить текст не буду. Прочтите.
http://bit.ly/YgKh2X

LiPo акк. необходимо тщательно выбирать для модели.
Любой LiPo акк. имеет маркировку. Для примера Turnigy 1600 mah 3S 30C где,
Turnigy -фирма производитель
1600 mah -ёмкость батареи
3S - число банок (1 банка 3.7v)
30C - токоотдача

1C - одна ёмкость батареи. Для нашего примера 1600 ma(или 1.6А) А- ампер
Для предоставленной батареи получаем: 30 х 1.6А = 48А
Система РУ модели, в которой используется данный акк. , должна иметь пиковую силу тока в эл цепи менее 48А, желательно с запасом.(не более 40-45А)
При не соблюдении такого условия будет убита батарея.
Тревожным признаком будет её вздутие. Такие батареи можно вернуть в исходное состояние, положив их в холодильник или подвал/погреб;но функционал будет снижен. После таких процедур нужно сделать пару циклов разряд-заряд.

Хочу подчеркнуть,что LiPo это опасная штука и с ней надо бережно обращаться.

Что нельзя делать:

1. повреждать внешнюю оболочку.
2. нагревать.
3. сильно разряжать(ниже 3v.)
4. заряжать большими токами.

2.Как зарядить?
Для Зарядки LiPo батарей используются специальные зарядные устройства(ЗУ).
Настоятельно Рекомендуется использовать ЗУ с возможностью балансировки.


Любой LiPo акк. (2S и выше) имеет 2 провода: 1) Силовой (красный"+" и черный "-")
2) Балансировочный.
Балансировочный провод необходим для равномерной зарядки всех банок батареи.
На балансировочный провод моделисты цепляют вольтметр-пищалку,для предотвращения разряда ниже порога.

LiPo батареи можно заряжать током 1С. Для долгой жизни башей батареи нужно использовать ток заряда 0.4-0.6С. При выборе такого тока батарея дольше проживет(будет меньше прогрессировать старение).
Но обязан указать,что есть батареи с током заряда 2С или 5С. На упаковке будет указано.
Рассмотрим на примере: Turnigy 1600 mah 3S 30C
Ток 1С равен 1,6А, но оптимально для батареи можно взять ток заряда 1А.
Батарея будет за зарядке дольше,чем при токе 1,6А, но срок эксплуатации будет больше.
Если ток заряда больше 1С, то батарея может взорваться и будет пожар.

Большинство продвинутых ЗУ имеют разлизные варианты заряда LiPo
Заряд charge
Разряд discharge
Баланс balance
Хранение storage
Нужно выбрать число S вашей батареи, выставить силу тока - А и ждать.

3.Как хранить?
Хранить батареи необходимо заряженными на 60%(3.8v на банку)
При длительном хранении заряженной на 100% или разряженной,батарея умрет/раздуется.
Для правильного хранения LiPo необходимо:

1. Хранить вдалеке от прямых солнечных лучей
2. Рекомендуются температуры от +18 до +5 (некоторые моделисты хранят их в холодильнике)
3. Хранить в спец. пакете или огнеупорном боксе.
4. Перевести батарею в режим хранения.

Статья написана для группы в ВК RC обзоры

В пору моего активного увлечения радиоуправляемыми штуками я использовал радиоаппаратуру Turnigy 9x, которую запитывал через литий-полимерный аккумулятор с низким током разряда - в отличие от модельных батарей, которые выдают десятки ампер тока, низкоразрядные используются для обычного питания всяких маломощных штук.

В общем, один раз я попросту забыл выключить пульт и за ночь батарея высадилась до непозволительного уровня напряжения:

Напряжение в 3.63 Вольта - это очень, ОЧЕНЬ мало. Например, похожая модельная батарея - она тоже состоит из трёх последовательных «банок» - выдаёт вполне правильное напряжение:

Казалось бы, в чём проблема? Подключаем батарею к зарядному устройству и просто заряжаем. Но все интеллектуальные зарядные устройства не зря называются «умными»: они попросту отказываются заряжать глубоко разряженные аккумуляторы и выводят ошибку «Low voltage»:

Но почему-у-у-у-у-у?! Лай-лу-ла-а-а…

Вольтаж литий-полимерной батареи - это не шутки!

Давайте для начала разберёмся с напряжениями. Их три.

1. 4.2В - это верхнее напряжение на полностью заряженной банке (ячейке). Для двух банок - 8.4В. Для трёх - 12.6В и далее. При достижении верхнего напряжения процесс зарядки останавливается. Выше нельзя - сверхзаряженные батареи задорно и с искоркой бахают и взрываются, это ОЧЕНЬ опасно и не тушится водой.
2. 3.7В - это номинальное напряжение на банке. Именно его указывают на батарее. Для двух банок - 7.4В. Для трёх - 11.1В и далее. Запомните, что это не полное напряжение заряда, а, скорее, среднее.
3. 3.0В - это минимальное напряжение на банке. Кто-то берёт нижнюю границу за 3.2В, но три вольта на ячейке - это вообще суперминимум. Ниже нельзя. Ниже будет плохо. В моём случае 3.6В на три банки - это по 1.2В на каждую, то есть значительно меньше границы суперминимума.

Глубокий разряд это очень, ОЧЕНЬ плохо

В аккумуляторе происходит волшебная химия, которая позволяет его разряжать и снова заряжать. Глубокий разряд нарушает эту химию и после разряда батарею либо невозможно зарядить обратно вообще, либо невозможно зарядить обратно несколько конкретных ячеек, либо невозможно достичь былой ёмкости… В общем, будет что-то «не то». А что именно будет - надо выяснять в каждом конкретном случае. Поэтому необходимо глубоко разряженную батарею зарядить и всё выяснить.

А как это сделать, если зарядник отказывается наотрез? Давайте схитрим.

Заряжаем глубоко разряженную батарею интеллектуальным зарядником

У интеллектуального (настраиваемого) зарядного устройства батарея подключается дважды: силовым разъёмом (плюс-минус) и балансным (количество контактов зависит от количества банок). Через силовой в батарею вливается жизнь, а через балансный контролируется равномерность залива в каждую банку.

Чтобы надурить интеллект зарядника подключаем пострадавшую батарею в силовой разъём, а рабочую - в балансный. И всё будет хорошо, но запомните важные моменты.

1. Измерьте напряжение на каждой банке с помощью мультиметра. Мысленно пронумеруйте контакты балансного разъёма (например, 1-2-3-4 для трёхбаночной) и проверьте напряжение на каждой паре контактов (в моём случае 1-2, 2-3, 3-4). Запишите эти данные куда-нибудь.
2. Для обмана необходимо использовать батарею ТАКОЙ ЖЕ конфигурации. Если пострадала трёхбаночная (3S), то для обмана используйте тоже 3S.
3. Установите самый минимальный ток заряда, не более 0.5А. Знаю, стандартный ток заряда для моей модельной батареи 5А, для пострадавшей - 2.6А. Но тут придётся потерпеть и подождать - безопасность превыше всего!
4. Регулярно проверяйте напряжение мультиметром на каждой банке в процессе заряда (как в п.1) - оно не должно быть выше 4.2В.
5. Остановите процесс обманной зарядки, когда каждая банка выйдет на напряжение в 3.0-3.2В. С этого момента можно заряжать батарею как обычно.

Я уже говорил, что после зарядки может быть «что-то не то». У вас может не принимать заряд какая-то банка - вы это вычислите по тому, что на ней напряжение не будет подниматься в процессе заряда. У меня так и было: первые две заряжались нормально, а третья не хотела ни в какую. Так что батарею пришлось утилизировать, к сожалению. Но если у вас не такой уж глубокий разряд, то, возможно, удастся вернуть батарею к жизни полностью. Возможно, она будет разряжаться быстрее, чем раньше. Но это лучше, чем ничего.

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»

В этой статье, на основе рекомендаций множества пилотов и гонщиков на мини коптерах, мы покажем несколько отличных зарядников для LiPo аккумуляторов. Выбранные зарядные устройства отличаются надежностью, легкостью использования и широкими возможностями.

Портативность — это еще один критерий, важный для пилотов мини коптеров, т.к. в поле тоже бывает нужно заряжать аккумуляторы.

Другие популярные комплектующие для гоночных коптеров можно найти по тэгу « «.

Зарядные устройства серии iSDT

iSDT Q6 Plus 300W

• Купить на Banggood | Amazon | GetFPV | RDQ
• Обзор (англ.)

iSDT SC-608 150W

• Купить на Banggood | Amazon
• Обзор (англ.)

iSDT D2 200W 2-Channel

Без сомнения, зарядники iSDT очень популярны в нашей группе. Есть 3 варианта с разной максимальной мощностью, они подойдут большинству пилотов. Интерфейс пользователя на цветном экране прост в использовании. Для указанной мощности они довольно компактные.

Все три зарядника портативные, ими легко пользоваться в поле. Однако, это относительно новые зарядники, так что убедитесь, что установлена последняя прошивка, со всеми исправлениями и улучшениями. Вот .

Небольшой недостаток этих зарядных устройств — это отсутствие блока питания. Его нужно покупать отдельно. Например, такой .

На ebay я купил недорогой и легкий блок питания для ноутбуков (100 Вт), его удобно брать с собой в поездки. Благодаря широкому диапазону входного напряжения, подойдет очень много разных блоков питания. Выходной разъем можно немного модифицировать и добавить XT60.

D2 — это по сути два зарядника в одном корпусе, он может заряжать 2 разных аккумулятора одновременно, или к нему можно подключить 2 разные платы параллельной зарядки. Кроме того, в него встроен блок питания, так что он напрямую подключается к розетке.

Обновление (август 2017). Модели SC608 и SC620 больше не производятся. Их ещё можно найти в продаже, но обновлений прошивок больше не будет. ИМХО, смысл брать их всё ещё есть.

SkyRC iMAX B6 Mini

• Купить на Banggood | AliExpress

Простой, бюджетный зарядник. B6 Mini — обновленная версия старого и хорошо известного B6, который был одним из самых популярных зарядных устройств. Есть очень много подделок, так что убедитесь, что берете именно оригинал.

SkyRC Q200

• Купить на Banggood | Amazon | AliExpress

Главная фишка SkyRC Q200 — это 4 независимых канала, т.е. он равен 4 отдельным зарядникам. Это значит, что вы можете одновременно заряжать 4 разных аккумулятора! Это просто великолепно, особенно понравится тем, кто не хочет или не может заряжать несколько аккумуляторов соединенных параллельно. Ну или если аккумуляторы с разным числом банок.

Имеет встроенный блок питания, а также вход постоянного тока, т.е. его можно использовать и в поле. Недостаток — вес около 1,3 кг.

Вы можете даже подключить этот зарядник к компьютеру или смартфону чтобы управлять им и контролировать процесс заряда.

Turnigy Reaktor 300W

В Reaktor 300W есть встроенный блок питания, а также вход постоянного тока. Это определенно один из самых надежных зарядных устройств.

Не любите платы параллельной зарядки? Тогда обратите внимание на SkyRC E4Q! Это недорогой 4-х канальный зарядник. Отлично подойдет и для зарядки аккумуляторов в очках/шлемах.

Имеет вход с разъемом XT60, и благодаря малым размерам и весу, отлично подойдет для работы в поле.

Надеюсь эти подсказки оказались полезными. Мы будем следить за новыми устройствами и постараемся держать этот список в актуальном состоянии. Пишите, если есть вопросы.

История измерений

• Июль 2017 — первая версия статьи
• Июль 2018 — убран SC620 (снят с производства), добавлены SkyRC E4Q и iSDT D2