Литий-полимерные аккумуляторы. Теория

Для питания квадрокоптера и других радиоуправляемых моделей используются специальные литий-полимерные аккумуляторы (LiPo).

Разберем составные части LiPo аккумулятора

Выглядят они так:

Смотрим на боковую поверхность аккумулятора и видим аккуратно уложенные пластины. В нашем случае их три. Это и есть источники питания. Каждый источник имеет номинальное напряжение 3,7 вольта. Соединение происходит последовательно, поэтому полное напряжение этой батареи составит 3,7+3,7+3,7=11.1 Вольт.

От нашей батареи отходят два ответвления. Первое – это питающие провода с напряжением 11,1 вольт (в моем случае). Второе, с тонкими проводами – это балансировочные проводники. Они, в первую очередь, нужны для контроля заряда батареи и подключаются к специальному разъему на зарядном устройстве. Так же балансирующий провод можно использовать для сигнализации разряда батареи и для контроля напряжений на банках, но об этом позднее.

Маркировка и основные технические параметры литий-полимерных аккумуляторов

Она из самых главных характеристик аккумулятора – емкость. Емкость измеряется в ампер-часах (Ah). Чем больше емкость аккумулятора, тем больше минут мы сможем налетать за цикл разряда аккумулятора.  Размер аккумулятора так же связан с этим параметром. Выше емкость – больше размер.

Буква S и число за ним, указывают на число пластин (банок) в аккумуляторной батарее. Чем больше пластин, тем мощней будет наш квадрокоптер.

Буква С и число перед ней указывают на возможную токоотдачу. Если умножить емкость аккумулятора на число перед буквой C, то мы получим максимальное значение выходного тока аккумулятора. Например, аккумулятор 35С с емкостью 5000Ah способен на токоотдачу  в 5000*35=175000mA=175A. К этой цифре следует относиться скептически, т.к. в большинстве случаев она сильно завышена.

Еще один важный параметр – максимальный ток заряда аккумулятора. Чем выше этот параметр, тем быстрее мы сможем зарядить наш аккумулятор. Об этой технической характеристике пишут на обратной стороне аккумуляторной батареи, но бывает и на лицевой. Ток заряда обозначается в виде буквы «С» с индексом. Так, 2С означает, что заряд можно проводить током, равным произведению цифры 2 на емкость. Если емкость нашего аккумулятора 1200mAh, то при токе заряда 2С имеем: 2х1200=2400мА=2,4А, т.е. заряд можно вести током 2,4 ампера.

В природе встречаются батареи с током заряда 1С, 2С, 5С и даже 10С. Но, по отзывам на форумах, многие пользователи производят заряд аккумулятора на токах 0,4-0,6С. По их уверениям, это продляет жизнь аккумулятора.

Недостатки литий-полимерных аккумуляторов

В одних источниках пишут о старении и малом числе циклов перезаряда (около 500) литий-полимерных батарей, в других  приводятся данные с точностью наоборот. Но везде отмечено, что LiPo батареи являются результатом совершенствования  литий-ионных аккумуляторов.

Так же считается, что литий-полимерные аккумуляторы склонны к старению. Со временем их емкость падает, поэтому прозапас их покупать не стоит.

Литий-полимерные аккумуляторы пожароопасные, как впрочем, и другие типы аккумуляторов. Возгорание может возникнуть от перезаряда, перегрева или механического воздействия.

Проверка LiPo аккумулятора после покупки

Меня, как начинающего пилота, очень заботил вопрос проверки аккумуляторной батарейки после покупки. Раннее выявление дефекта поможет мне обоснованно вернуть бракованный аккумулятор и сохранить денежные средства.

Сразу после покупки аккумулятора необходимо проверить напряжения на банках. Я использовал специальное устройство – индикатор напряжения для LiPo батарей. Для проверки достаточно подключить это устройство к балансировочному проводнику:

Еще можно проверить с помощью зарядного устройства:

Идеально, если напряжения на банках отличаются друг от друга не более чем на 0,1 вольта  и находятся в пределах 3,7…3,85 вольта. Почему именно так, я расскажу ниже.

Все плохо, если напряжение, хотя бы одной из банок, ниже чем 3,0 вольта (по некоторым источникам 3.3 вольта). Такой аккумулятор можно считать не годным к эксплуатации.

Ситуацию, когда напряжения на банках находится в пределах 3,3…4,2 вольта и присутствует большой  дисбаланс (до 0,8 вольт) тоже можно считать нормальной, но с одним условием – через несколько циклов заряда должно все прийти в норму.

Теперь о проверке емкости аккумулятора. Для проверки емкости аккумулятора необходимо сделать полный заряд аккумулятора до напряжения 4,2 на банку, а затем, разряжая, произвести замеры. Я так понял, что разряд нужно делать до трех вольт, но, как я писал выше, это не желательно, поэтому проверку емкости, по такому алгоритму, я делать не стал. 0,1 вольтом меньше или больше и аккумулятор может выйти из строя.

Я замерял емкость иначе. Если учесть, что напряжению на банках 3,8 вольта соответствует 40% заряда аккумулятора, то путем несложных вычислений можно легко найти емкость аккумулятора.

Зарядка LiPo-аккумуляторов

LiPo-аккумуляторы я заряжаю с помощью специализированного зарядного устройства с функцией балансировки. Балансировка выравнивает напряжения на банках аккумулятора, что соответствует правильному режиму работы батареи.

Ток выбираю в пределах 0,5-0,7С. Так, свои батареи с емкостью 4200 мАч и 5500 мАч я заряжаю током 2.5А и 3А соответственно.  

Хранение LiPo-аккумуляторов

Для того чтобы  аккумулятор дольше служил, в перерывах между полетами, необходимо переводить его в режим хранения.

Перевод в режим хранения осуществляется с помощью зарядного устройства. Сам процесс сводится к выводу напряжения на банках на уровень 3,7…3,85 вольта. Если использовать режим хранения, аккумулятор должен прослужить дольше.

Эксплуатация литий-полимерных аккумуляторов

Данный тип аккумуляторов довольно капризен и есть несколько обязательных требований, которые продлят жизнь ваших батарей, а так же сделают работу с ними более безопасной. Зарядка таких батарей сопряжена с рядом трудностей, не разобравшись в которых вы рискуете устроить пожар или даже взрыв.

Правила эксплуатации литий-полимерных батарей:

• Рекомендованный порог разряда батареи – 3,6 вольта на банку. Считается, что именно в таком режиме батарея прослужит дольше.
• Периодически проверяйте напряжения  на каждой ячейке аккумулятора. Опытные моделисты делают это после каждого десятого цикла разряда. Просевшая, несбалансированная ячейка может стать причиной взрыва при зарядке. Считается, что напряжение на ячейках должно отличатся не более чем на 0,1 В. Т.е. после разряда аккумулятора на всех ячейках должно быть примерно одинаковое напряжение. Если это не так, то аккумулятор использовать в дальнейшем не рекомендуется.
• Не используйте вольтметр при контроле напряжения на банках аккумулятора. В теории здесь все правильно, а вот на практике щупы соскальзывают и замыкают банки. Для этих целей используются индикаторы напряжения для LiPo батарей.
• Используйте датчик температуры при зарядке LiPo батарей. Повышение температуры на аккумуляторе – первый предвестник пожара.
• Не заряжайте аккумулятор без присмотра, даже если вы соблюли все меры предосторожности. Я с взрывами еще не сталкивался, но бывалые говорят, что следить надо.
• Батареи следует заряжать в специальных огнеупорных пакетах. В случае возгорания, это оградит окружающие предметы от огня. В магазинах можно найти специальные конверты или коробки для хранения и зарядки Lipo аккумуляторов – огнеупорные боксы. Старый дедовский способ – хранить и заряжать Lipo аккумуляторы в кастрюле.
• Используйте только специальные зарядные устройства для LiPo батарей. Но иметь правильную зарядку, еще не гарантирует успех. Необходимо правильно выбрать параметры зарядки. Пример, как заряжать  Li-po батарею, можно посмотреть здесь.
• Механическое повреждение батареи может вызвать пожар. Так что будьте внимательное при транспортировке и после аварий квадрокоптера. Периодически проверяйте свою батарею на механические повреждения.
• Вздутые батареи считаются неисправными. Их дальнейшее использование опасно и нежелательно.
• Не допускайте перезаряд батареи. Это ситуация когда напряжение на одной из банок превысит 4,2 вольта. Такая ситуация может возникнуть если выставить неправильные параметры заряда на зарядном устройстве.
• Если допустить полный разряд батареи, то она выходит из строя. В интернете есть инструкции, по которым есть вероятность восстановить такую батарею, но полностью ее реанимировать нельзя. За порог глубокого разряда принимают 3 вольта. Т.е. если разрядить одну из банок ниже порога в 3 вольта, то в ней начинаются необратимые химические процессы вызывающие разрушение батареи. На многих форумах говорят о пороге в 3.2-3,3 вольта, я ориентируюсь именно на эту цифру.
• Не допускайте  перегрев батареи. Перегрев может возникнуть при перезаряде, при коротком замыкании или просто от солнечных лучей. Посмотрел данные на различных источниках и теперь могу сказать, что критической температурой можно считать порог в 60°С. Ну, а контроль нужно вести так, чтобы температура на аккумуляторе не превышала +40°С. Данные эти приблизительные и для разных батарей они могут отличаться.
• Для того чтобы избежать пожара необходимо использовать специализированные зарядные устройства, желательно в связке с датчиком температуры и с возможностью балансировки. Бывалые моделисты рекомендуют использовать только качественные и оригинальные зарядные устройства.

Как узнать, полностью ли заряжен Lipo аккумулятор?-battery-knowledge

• Лучший литиевый аккумулятор 18650

• Цилиндрическая литий-ионная батарея

• Лучшее руководство по литиево-ионной батарее

• Лучшее руководство по LiPo батареям

• Лучшее руководство по батарее Lifepo4

• Руководство по литиевой батарее 12 В

• Литий-ионный аккумулятор 48 В

• Подключение литиевых батарей параллельно и последовательно

• Лучшая литий-ионная батарея 26650

Jun 19, 2019   Вид страницы：713

Липо-аккумуляторы, используемые во многих отраслях промышленности и используемые почти во всех портативных устройствах, являются последним изобретением науки. От самых маленьких устройств, таких как перезаряжаемые mp3-плееры, до самых больших динамиков, мобильных телефонов, ноутбуков, автомобильных аккумуляторов и солнечных батарей — использование аккумуляторов Lipo можно увидеть повсюду. Из-за того, что эти липо-аккумуляторы очень эффективны и удобны в эксплуатации, они требуют большего ухода, чем другие обычные и обычные аккумуляторы.

Самая большая проблема, которая возникает в липо-батарее, — это когда она заряжена больше, чем ее емкость. Например, когда липо-аккумулятор полностью заряжен, но не отключен от источника, это влияет на их общий срок службы. Батареи начинают набухать, и процесс их саморазряда также увеличивается. Это не только влияет на качество и эффективность липоаккумулятора, но и может быть причиной некоторых разрушительных инцидентов. У нас много сообщений о том, что перезаряженные липо-аккумуляторы начинали искриться и становились причиной пожара в доме. Посмотрев на эту вещь и сообщив нашим читателям о рисках и способах избежать этих рисков, мы представили это полное руководство о липо-батареях, времени их зарядки, знаках заряда и способах их сохранения после использования.

Итак, начнем:

Как узнать, что аккумулятор полностью заряжен?

Чтобы понять время зарядки и когда аккумулятор полностью заряжен, вам необходимо узнать емкость аккумулятора. Различные липоаккумуляторы имеют разную емкость, у одних меньше, у других — больше. Емкость обозначает, сколько энергии лучше может удерживать в нормальном режиме или сколько энергии он может хранить в себе за один раз. Вы можете просто назвать емкость топливным баком вашей батареи. Чем больше емкость топливного бака, тем больше энергии он может хранить, и поэтому он может проработать больше времени. Теперь единицей измерения, с помощью которой можно определить максимальную емкость аккумулятора, является мАч. мАч — это миллиампер-часы, и это международная системная единица измерения заряда аккумулятора.

Это поможет вам определить работоспособность устройства, к которому подключен аккумулятор для работы. Вы можете выяснить, сколько времени проработает аккумулятор после каждой зарядки.

Чем больше емкость, тем больше энергии он может хранить. Вы можете найти батареи разных стандартных размеров для разных устройств, разработанных и изготовленных в разных отраслях промышленности. Стандартный размер не означает, что заряд аккумулятора для устройств или продуктов одного типа будет одинаковым. Это зависит от размера и мощности устройств. Например, батареи для самолетов и вертолетов бывают разных размеров из-за вариантов размеров этих обоих транспортных средств.

Кроме того, физический размер батареи также определяет ее емкость. Например, батареи большого размера имеют большую емкость, чем батареи меньшего размера. Например, батареи для экономии солнечной энергии огромны, и они могут питать все домашние приборы, в то время как батареи мобильного телефона крошечные, поскольку они отвечают за работу только одного крошечного мобильного телефона.

Что ж, причина столь подробного обсуждения емкости и размера батареи заключается в том, что размер и емкость батареи имеют большое значение для определения времени зарядки. Чем больше емкость, тем больше времени потребуется для зарядки аккумулятора. Однако мы не можем сказать точное время, в течение которого батарея полностью заряжена, без использования некоторых внешних устройств, таких как вольтметр. Вольтметры можно использовать, чтобы определить, полностью ли заряжен аккумулятор.

Как долго я могу держать LiPo аккумулятор полностью заряженным?

Чтобы ваши липоаккумуляторы полностью заряжались, вам понадобится вольтметр и хорошее зарядное устройство. Используя вольтметр, вы получите индикацию емкости аккумулятора. Если он показывает заряд батареи менее 3,7 метра, вам необходимо зарядить его до максимальной емкости. Своевременно заряжая липо-аккумуляторы, вы можете поддерживать их полностью заряженными.

Кроме того, горячие батареи могут быстро разряжать электроэнергию, поэтому для охлаждения их нужно хранить в холодильнике. Холод внутри холодильника поможет вашей батарее остыть и сохранить заряд в течение более длительного периода времени.

Когда мощность хранится в течение длительного времени, она будет оставаться заряженной в течение длительного времени. Таким образом, охлаждая аккумуляторы, вы можете увеличить время их зарядки.

Следует ли разряжать LiPo аккумуляторы перед зарядкой?

Что ж, не рекомендуется слишком долго хранить мощность в липо-батарее. Когда липоаккумуляторы полностью заряжены, а вы не используете их энергию, позволяя им оставаться заряженными. Саморазряд заряженной батареи увеличивается. Поэтому рекомендуется не хранить полностью заряженный аккумулятор более трех дней.

Если у вас есть заряженная батарея, но вам нужно куда-то пойти, и нет источника, с помощью которого батарея будет использоваться, рекомендуется разрядить всю мощность или, по крайней мере, 50 процентов заряда батареи перед хранением. Емкость аккумулятора липо-аккумулятора составляет мАч, что соответствует миллиампер-часам. Но поскольку в миллиамперных часах больше часов, поэтому для преобразования их в часовую мощность мы можем использовать следующую формулу:

1000 мАч = 1 ампер-час (1 Ач)

Это поможет нам настроить емкость аккумулятора. Например, сколько энергии нам нужно установить на липо-батарею, чтобы полностью и быстро разрядить ее. Более того, эта же цифра позволит нам узнать, сколько энергии нам нужно приложить к батарее для быстрого разряда.

Когда вы разрядили аккумулятор до 50%, теперь его можно безопасно хранить в течение как минимум одной недели. Если вы будете хранить заряженный аккумулятор, это повлияет на его качество и здоровье. Поэтому перед хранением и зарядкой рекомендуется разрядить липоаккумулятор. В противном случае аккумулятор будет перезаряжен и физически раздуется. В худших случаях это может вызвать искру и стать причиной пожара и серьезных повреждений.

• Предыдущая статья： Как зарядить аккумулятор 18650 без зарядного устройства?
• Следующая статья： Как мы можем сбросить аккумулятор 18650?

Самые популярные категории

Индивидуальные решения

• Схема конструкции аккумулятора 11,1 В, 6600 мАч портативного сверхзвукового диагностического набора B

• Схема резервного питания 7,4 В 10 Ач медицинского инфузионного насоса

• Решения для литий-ионных аккумуляторов AGV 25,6 В, 38,4 Ач

Как определить, что батарея LiPo разряжена —

Бесколлекторный двигатель Inrunner или двигатель Outrunner?

Лучший рейтинг C для аккумуляторов RC LiPo

• Райан в General Electric

• 12 октября 2018 г.

Известно, что, как и большинство вещей в жизни, аккумуляторы LiPo не вечны. В конце концов, LiPo аккумуляторы разлагаются до такой степени, что становятся непригодными для вашего применения. Настоящий вопрос заключается в том, как узнать, что батарея RC LiPo разрядилась? Знаете ли вы, что использование разряженной батареи на самом деле может быть опасным и может привести к катастрофическому выходу из строя аккумуляторной батареи? Разряженный аккумулятор также может создать дополнительную нагрузку на ваш ESC из-за более высоких пульсаций напряжения. Если вы ищете дополнительную информацию о батареях LiPo, рекомендуем посетить нашу страницу батарей LiPo.

Визуальный осмотр — когда разряжена батарея LiPo

Самый очевидный способ определить, разряжена ли батарея LiPo, — это визуально осмотреть ее. То, что вы ищете, когда вы проверяете свой аккумулятор LiPo, — это вздутие самого аккумулятора. Вздутие пакета возникает, когда газы высвобождаются внутри батареи LiPo. Газы, высвобождаемые из элемента в аккумуляторе LiPo, могут происходить по ряду причин.

Как правило, чрезмерное тепло способствует тому, что пакеты увеличиваются или раздуваются. Если это произойдет с вами во время зарядки, вы должны немедленно утилизировать аккумулятор. Вы должны утилизировать упаковку, если это происходит в любое время во время использования или без использования. Вздутые аккумуляторы LiPo могут быть очень опасны.

Как узнать, что батарея LiPo разряжена?

Тест производительности — когда разряжена батарея LiPo

Один из самых простых способов определить, разрядилась ли батарея LiPo, — это проверить ее рабочие характеристики. Это можно сделать, поместив аккумулятор LiPo в приложение, в котором вы собираетесь использовать аккумулятор. Есть несколько вещей, на которые следует обратить внимание, чтобы предположить, что срок годности вашего аккумулятора истек или истек. Давайте взглянем.

Агрессивный бег — тест разряженного LiPo

Тест производительности довольно прост и не требует особой подготовки, кроме полностью заряженного аккумулятора. Что вам нужно сделать, так это полностью зарядить аккумулятор, а затем поместить его в свой самый энергоемкий автомобиль, который, конечно же, будет использовать этот аккумулятор. Вы должны иметь опыт управления этим транспортным средством, чтобы убедиться, что нет проблем с системой питания, и все работало хорошо раньше.

Запускайте аккумулятор более агрессивно, чем обычно. Если вы летите на самолете или водите лодку, поддерживайте более высокую среднюю настройку дроссельной заслонки, чем обычно. Если вы управляете радиоуправляемой машиной, разгоняйтесь агрессивнее и чаще, чем обычно. Имейте в виду, что если вы основываете свой пробег на таймере и едете более агрессивно, вы будете сжигать больше энергии. Не забудьте учесть это при установке «таймера» времени выполнения.

Разряжайте аккумулятор только до максимального уровня 20%. Не перегружайте аккумулятор, так как это не поможет и не сделает ваш тест более консервативным.

После того, как вы запустите свой радиоуправляемый автомобиль, вам следует обратить внимание на эти три элемента.

1. Получаете ли вы от батареи ожидаемую производительность на протяжении всей пробежки?
2. Во время прогона не было отключений по низкому напряжению во время прогона?
3. Ваша батарея работает при температуре ниже 60 градусов по Цельсию или 140 градусов по Фаренгейту? (Опасно, если нет)

Если вы ответили утвердительно на эти вопросы выше, ваш рюкзак находится в удовлетворительном состоянии. Если вы ответили отрицательно на любой из приведенных выше вопросов, это может быть признаком того, что ваш аккумулятор находится в плохом состоянии.

Глядя на цифры — когда разряжена батарея LiPo

Если у вас есть более совершенное зарядное устройство, вы можете использовать информацию, которую оно предлагает, чтобы помочь вам. Взгляните на свое зарядное устройство LiPo и посмотрите, возможно ли для него измерить внутреннее сопротивление, часто сокращенно IR. Единицей измерения обычно являются миллиомы. (м Ом )

Чтобы использовать значение сопротивления, определенное нашим зарядным устройством, нам сначала нужно начать с разряженной батареи и использовать функцию зарядки. Или вы можете начать с полностью заряженной батареи и использовать функцию разрядки. Разряжать аккумулятор для измерения сопротивления рекомендуется только в том случае, если зарядное устройство может разрядить значительную мощность.

Настоятельно рекомендуется использовать сопротивление, определенное зарядным устройством во время цикла зарядки, так как вы, вероятно, будете регулярно заряжать аккумулятор. Также лучше знать внутреннее сопротивление элементов вашей батареи, когда вы приобрели их новыми. Определите внутреннее сопротивление , зарядив LiPo аккумуляторы и записав внутреннее сопротивление, рассчитанное зарядным устройством.

Измерение внутреннего сопротивления элемента RC LiPo (IR)

После того, как вы зарядили свой аккумулятор и записали внутреннее сопротивление, вы можете определить состояние элементов в своем аккумуляторном блоке LiPo. Вообще говоря, если сопротивление увеличивается в 2-3 раза по сравнению с исходным значением, производительность ваших LiPo аккумуляторов снижается. В зависимости от приложения, в котором используются эти пакеты, 2-3-кратное внутреннее сопротивление может сделать их совершенно бесполезными.

Если вы не знаете внутреннее сопротивление на элемент вашей батареи LiPo при покупке новой, вот краткая справочная таблица. Имейте в виду, что эти значения являются общими значениями.

 

Рейтинг C	Емкость (мАч)	ИК на ячейку (м Ом)
30	850	20
30	5000	2,9
45	2200	6,5
45	2200	2,6
65	1200	9,2
65	5000	1,9

Заключение. Когда разряжена батарея LiPo

Метод, который я обычно использую, на самом деле является комбинацией вышеперечисленного. Если меня устраивает использование полудохлого LiPo в приложении, которое это позволяет, даже при более слабой производительности/ёмкости, то так тому и быть. Пока LiPo не находится в опасном состоянии. Когда я больше не могу использовать аккумулятор LiPo, он утилизируется соответствующим образом и приобретается замена.

 

Как тестировать аккумуляторы LiPo

мультиметр изображение от dinostock с сайта Fotolia.com

Автор: Джеймс Стивенс Обновлено 12 апреля 2017 г. особенно самолеты. Ячейки LiPo производят 3,7 вольта и имеют емкость 2100 мАч (миллиампер-часы) в хорошем состоянии, что примерно в три раза больше, чем у аккумуляторной батареи на основе никеля. Если вы хотите проверить состояние вашего аккумулятора LiPo, используйте мультиметр, и вы можете проверить напряжение и мАч.

Зарядите аккумуляторную батарею LiPo обычным способом до полной зарядки. После зарядки извлеките аккумулятор из зарядного устройства.

Посмотрите на этикетку на аккумуляторе LiPo. Вам нужно узнать выходное напряжение и номинал мАч. Значение напряжения всегда кратно 3,7, а мАч всегда кратно 2100. Например, аккумуляторная батарея LiPo, состоящая из трех элементов, имеет напряжение 11,1 и емкость 6300 мАч. Цифры на этикетке — это цифры, которые вы можете получить при проверке батареи с помощью мультиметра.

Настройте мультиметр на считывание напряжения. Проверьте две клеммы на аккумуляторной батарее, чтобы определить, какая из них положительная, а какая отрицательная. Они обозначены «+» и «-» соответственно.

Поместите металлический датчик, прикрепленный к концу красного провода, идущего от мультиметра, к положительной клемме аккумулятора LiPo. Поместите металлический датчик, прикрепленный к концу черного провода, идущего от мультиметра, на отрицательную клемму аккумулятора.

Считайте выходное напряжение на дисплее мультиметра. Он читается так же, как на этикетке аккумуляторной батареи. Если напряжение ниже более чем на пять процентов, вероятно, аккумулятор быстро разряжается, поскольку вы только что его зарядили.

Установите мультиметр на измерение мАч. Поместите два датчика на клеммы аккумулятора, как и раньше. Прочитайте мАч на дисплее мультиметра. Это то же самое, что и этикетка на аккумуляторе LiPo.