Какие бывают LiPo аккумуляторы? Руководство для начинающих пилотов дронов и коптеров. Правильная зарядка литий-полимерных аккумуляторов Ток разряда lipo аккумулятора

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

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.

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.

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

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

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

1000mAh - это емкость аккумулятора.

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

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

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

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

Зарядка LiPo батарей

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

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

Про зарядники (зарядные устройства) можно почитать в статье

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

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

Купить несгораемый пакет для зарядки аккумуляторов можно .

Есть и несгораемые сумки для хранения LiPo аккумуляторов

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

Продолжаем рассказ про зарядку LiPo аккумуляторов.

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

Режим "хранение" для LiPo

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

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

Эксплуатация LiPo аккумуляторов

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

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

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

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

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

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

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»