Литиево-полимерными аккумуляторами оснащаются практически все современные электронные гаджеты. Широкое применение они нашли на летающих радиоуправляемых моделях, квадрокоптерах, вертолетах и самолетах. У литий-полимерных аккумуляторов есть немало преимуществ, в том числе - высокая плотность энергии, низкий саморазряд и отсутствие так называемого «эффекта памяти».

В результате для моделей с силовыми электроагрегатами Li Pol батарее практически не существует достойной альтернативы. Следует ожидать, что они будут применяться все более широко, особенно в таких областях, как непилотируемые летательные аппараты, электромобили и т.п.

Несмотря на все преимущества, LiPol батареи имеют репутацию капризных, опасных и маложивущих источников питания. На самом деле, эти недостатки несколько преувеличены. Если их правильно использовать, проблемы будут сведены к минимуму.

Правила зарядки

Для того чтобы в эксплуатации источника питания не возникало проблем, необходимо правильно заряжать LiPo батареи. В противном случае велик риск их повреждения и даже самовозгорания. Рассмотрим, как правильно зарядить литий полимерный аккумулятор , чтобы избежать возможных проблем:

• Зарядить LiPo аккумулятор любым ЗУ не получится, для этого требуются специальные зарядные устройства. Связано это с особенностями двухфазного процесса зарядки.

• Зарядка аккумуляторов Li Pol проходит в две фазы (метод CC-CV). На первой стадии напряжение на всех банках АКБ возрастает. К окончанию фазы оно достигает 4,2 Вольт. По сути, к этому моменту зарядка Li Pol аккумуляторов достигает 95%. Дальше начинается вторая фаза. Для недопущения перезаряда, губительного для литий-полимерной АКБ, ток снижается. В случае превышения напряжения более 4,25 Вольт увеличивается риск самовозгорания.
• Не рекомендуется допускать полной разрядки источника питания, перед повторной зарядкой в нем должно оставаться около 10-20%, иначе он быстро выйдет из строя.
• Важно следить, чтобы напряжение не падало ниже 3 Вольт на каждой банке. При таком снижении показателей напряжения велик риск того, что батарея может вздуться. При этом вздувшийся LiPo аккумулятор потеряет более 50% своей емкости. Если вздулась LiPo батарея, ее останется только выбросить - потеря емкости необратима.

То, что литий-полимерные источники питания вздуваются, является одной из серьезных проблем их эксплуатации. Все банки должны заряжаться и разряжаться равномерно. При этом зарядное устройство для литий полимерных батарей отслеживает только суммарное напряжение, но при большом разбросе показателей вероятность того, что LiPo аккумулятор вздулся увеличивается в разы. Также это приводит к перезаряду отдельных банок, увеличению риска самовозгорания.

Для решения этой проблемы зарядку Li Pol батарей необходимо выполнять с использованием балансира, который способен отслеживать напряжение на каждой банке, либо ЗУ со встроенным балансиром. Не заряжайте источник питания ЗУ с таймером. Если ток будет недостаточным, ЗУ отключится, не зарядив его полностью. Ток заряда не должен превышать 1С и быть меньше 0,5 С. Также нужно помнить, что чем больше емкость LiPo аккумулятора, тем дольше он будет заряжаться.

Эксплуатация

Для того чтобы продлить срок службы Li Pol устройств или, как минимум, не сократить его, важна и правильная эксплуатация аккумуляторов. Когда мы заряжаем источник питания, нельзя допускать его нагрева выше 60 градусов. Если нагрев все же произошел, прежде чем использовать батарею, ей нужно дать остыть. Также нельзя и ставить на зарядку перегревшийся накопитель.

На хранение нельзя оставлять полностью разряженную АКБ. Обязательно зарядите ее. Самые оптимальные показатели - 60%. В целом, при соблюдении этих несложных правил, проблем с использованием литий-полимерных батарей не возникает.

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;

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 11,1V (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

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): https://goo.gl/o9J23t
Вариант покруче (умеет заряжать с балансировкой аккумуляторы 2S-6S, плюс Ni-Cd, Ni-Mh акб): https://goo.gl/gJdAET 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 12,6V, но, при этом, на первой банке будет 4V, на второй 4,2V, а на третьей 4,4V). 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 несгораемых пакетов для хранения и зарядки, например таких:
https://goo.gl/d6jmSz | ​https://goo.gl/cSd3C3 ​​​
https://goo.gl/K8kUW7 Кроме того, если акб только после полета – ему нужно дать остыть!

Разрядка Li-Po аккумуляторов/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 3,7V 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»

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.

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.

При неправильно уходе за LiPo она имеет тенденцию быстро ""умирать"" (падает токоотдача,снижается ёмкость)

Статья написана для группы в ВК RC обзоры