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.