Переносное зарядное устройство — это способ зарядить LiPo аккумуляторы в поле, чтобы дольше летать. Ниже мы рассмотрим способы и решения зарядки аккумуляторов в поле. Я считаю, что это выгоднее и проще, чем покупать кучу аккумуляторов.

Когда я иду летать, я запросто могу разрядить за день более 20 аккумуляторов, летая на гоночном. Можно, конечно, купить столько батарей, сколько нужно для сеанса полетов, но я считаю, что зарядка в поле является более экономичным и практичным решением.

Что входит в полевое (переносное) зарядное устройство

• Зарядник iSDT SC-200 (banggood)
• 1 LiPo аккумулятор 6S 10000mAh (aliexpress)
• Адаптер XT90 на XT60 (banggood)
• Параллельная плата зарядки (Parallel Charging Board) (banggood)
• Вольтметр (banggood)

Давайте я расскажу, почему мне так нравится полевая зарядка и почему она выгоднее.

Полевая зарядка — это дешево

Как вы уже наверное знаете, полностью заряженные LiPo не рекомендуется оставлять на хранение, это приводит к ухудшению характеристик батарейки, а главное, это небезопасно, так как возможно воспламенение.

Поэтому, если вы зарядили лишние аккумуляторы и не успеете их отлетать, вам придется их разряжать зарядником.

Но в полевой сборке, вы сможете «вернуть» заряд обратно в большой аккумулятор-донор или подзарядить совсем разряженные батареи, а также зарядить очки или шлем.

Портативность

Вес полевой зарядки ниже, чем 18 аккумуляторов, да и места занимает намного меньше.

• Общий вес 18 4S примерно 3.4кг
• Вес 8 4S + 1 большая + ЗУ + параллельная плата = 1513г + 1211г + 451г = 3,1 кг

Общая экономия веса конечно не такая большая, но тут больше играет роль экономия места. 6S чуть чуть больше, чем четыре 4S аккумуляторов.

Полевая зарядка безопаснее

Так как вместо 18 батареек, у нас 8, то по сути шанс воспламенения или любой другой опасной неполадки сокращается в 2 раза.

Минусы полевого зарядного устройства

У любой вещи есть свои минусы, в нашем случае их несколько:

• Нужно купить новое зарядное устройство для LiPo, которое будет поддерживать подключение в качестве источника аккумулятор LiPo. Если оно у вас уже есть, то этот минус исключается.
• Такая зарядка актуальна для тех, кто много летает. Если вы разряжаете менее 15-20 аккумуляторов за сеанс, то это будет уже не так привлекательно для вас.
• Чтобы обеспечить параллельный заряд, ваши батареи должны быть на одинаковом уровне напряжения. Это означает, что вы должны уделять дополнительное внимание напряжению во время полета и решать, когда вы должны приземлиться. Это просто сделать, если у вас есть OSD, которое отображает количество потребленного тока.

Выбор зарядного устройства для полевой зарядки

Зарядник нужен такой, который сможет работать на постоянном токе.Диапазон входного напряжения должен быть широким, чтобы можно было подключать любой аккумулятор в качестве источника питания.

Мне особенно нравятся серии iSDT (SC608, Q6, SC620) для зарядки батарей LiPo в полевых условиях из-за их компактных и легких конструкций. Они поддерживают вход 9V-32V и поставляются с разъемом XT60, который позволяет использовать LiPo-батареи в качестве источника питания. Они также отлично подходят для повседневной зарядки.

Выбор источника питания для полевой зарядки

Для такой зарядки, вам понадобится какой-нибудь емкий источник питания, ниже таблица с вариантами:

Для зарядки некоторые используют автомобильный аккумулятор, но это не рекомендуется делать, так как вы его просто испортите. Вместо него нужно использовать аккумуляторы глубокого разряда.

Если у вас много аккумуляторов и летаете вы всегда с кем-то, то отличным решением будет купить все же генератор на бензине или ДТ. Они мощные и часто выдают постоянный ток, который совместим с большим диапазоном зарядных устройств. Но они дорогие и шумные, в отличие от других источников питания.

Солнечные генераторы — отличный вариант, если там, где вы живете много солнца, ну или просто солнечный день во время полетов.

Я же предпочитаю заряжать с помощью большой Lipo батареи — это просто и дешево.

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.

У многих начинающих моделистов рано или поздно возникает вопрос, что такое LiPo аккумуляторы, как их подбирать, заряжать, как правильно использовать и хранить литий полимерный аккумулятор.

Эта статья создана, чтобы просто и доступно дать ответы на волнующие новичка вопросы касательно элементов питания различных моделей.

Что же такое LiPo аккумулятор нам поможет разобраться Википедия?

Цитата из Википедии:
«Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор (lithium-ion polymer battery); аббревиатуры: Li-pol, Li-polymer LiPo, LIP, Li-poly и т.д.) - это усовершенствованная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита используется полимерный материал с включениями гелеобразного литий-проводящего наполнителя. Используется в мобильных телефонах, цифровой технике, радиоуправляемых моделях и пр.

Обычные бытовые литий-полимерные аккумуляторы не способны отдавать большой ток, но существуют специальные силовые литий-полимерные аккумуляторы, способные отдавать ток, в 10 и даже 130 раз превышающий численное значение ёмкости в ампер-часах. Они широко применяются как аккумуляторы для радиоуправляемых моделей, а также в портативном электроинструменте и в некоторых современных электромобилях.»

Как выбрать LiPo аккумулятор? Основные критерии выбора литий полимерного аккумулятора.

В этом нам поможет маркировка аккумуляторов. Она указывается производителем на каждом акуме. К примеру, Turnigy nano-tech 2200mah 3S 25C Lipo Pack, где:

• Turnigy — фирма производитель
• nano tech – модель/технология производства
• 2200 mah – полная ёмкость батареи
• 3S — число банок, ячеек (1 банка = 3.7v)
• 25C – токоотдача (максимальный ток разряда)

1C — одна ёмкость батареи. Для нашего примера 2200 mah (или 2.2А)
А — ампер

Итого для данной батареи получаем: 25 х 2.2А = 55А

Следовательно силовая система питания радиоуправляемой модели, в которой будет использован данный аккумулятор должна иметь максимальную силу тока в электроцепи менее 55А, желательно с запасом не более 45-50А.

Если сила потребляемого тока модели будет близка к 55А то вышеуказанный аккумулятор быстро выйдет из строя.

Первым признаком выхода из строя является вздутие LiPo аккумулятора. Вернуть работоспособность можно поместив батарею в холодильник или подвал и сделать пару Но ресурс элемента питания уже не будет прежний.

Особо хотим отметить – LiPo одни из самых опасных аккумуляторов, обращаться с ними надо крайне бережно и внимательно. Любой удар, нагрев, переразрад или перезаряд могут привести к возгоранию или взрыву батареи.

• Повреждать внешнюю оболочку
• Заряжать большими токами
• Разряжать ниже 3V
• Подвергать нагреву или перегреву во время использования

Зарядка LiPo аккумуляторов.

Зарядное устройство для LiPo аккумуляторов.

Зарядка LiPo аккумуляторов должна осуществляться с помощью специальных зарядных устройств (ЗУ) с режимом балансировки.
Рекомендуеммыми зарядными устройствами являются:

Зарядное устройство/балансир IMAX-B6 (профессиональное, оригинал)
Зарядное устройство/балансир бюджетная версия IMAXRC-B3 (бюджетный вариант, оригинал)

Производитель фирма SkyRC.Существует много подделок и копий данных ЗУ. Которые часто горят и приводят к возгоранию аккумуляторов. Поэтому лучше покупать оригинальную продукцию. Проверить которую можно по коду на голограмме.

Большинство полнофункциональных ЗУ имеют несколько режимов заряда LiPo:

• Заряд — charge
• Разряд — discharge
• Баланс — balance
• Хранение – storage

Для хранения батареи нужно заражать в режиме «Storage» . Уровень заряда при этом будет установлен примерно на половину, что обеспечит оптимальные условия хранения.

Повседневный заряд аккумулятора, при наличии более 2 банок, стоит производить исключительно в режиме балансировки «Balance» .

Для начала процесса заряда нужно:

• Выбрать число S вашей батареи (2S, 3S и тд.)
• Выставить силу тока – А (1А, 1,1А и тд.)

И ждать окончания процесса заряда.
Важно не оставлять этой процесс без присмотра!

Как заряжать LiPo аккумуляторы.

Стоит отметить, что существуют акумы с током заряда 2С и даже 5С. Для них рекомендуемые показатели будут выше. Смотрите информацию, которую указывает производитель на самой батареи.

LiPo аккумуляторы имеют имеет 2 силовых провода:

• Силовой красный +
• Силовой черный —

А также балансировочный кабель (2S и выше).

Балансировочный провод применяется для равномерной зарядки всех банок.

На квадрокоптере или любой другой модели к этому разъему обычно подключают сигнализатор разряда батареи (пищалку). Сигнализатор бортовой разряда аккумулятора (1S-8S) с громким звуковым сигналом и индикатором показывающим напряжение.

Рассмотрим на примере: Turnigy nano-tech 2200mah 3S 25C

Ток 1С равен 2,2А, но оптимальным для батареи будет использовать ток заряда 1-1,5А.

Батарея будет заражаться дольше, чем при токе 2,2А, но срок эксплуатации будет увеличен.

Если ток заряда будет превышать 1С – возрастает риск взрыва батареи и возникновения пожара.

На первых порах можно обойтись обычной кастрюлей или любой металлической емкостью.

Хранение LiPo аккумуляторов.

Хранить батареи необходимо заряженными на 40-60% (напряжение при этом будет около 3.8v на банку).

Длительное хранение полностью заряженной или полностью разряженной батареи приведет к выходу её из строя.

Рекомендации для правильного хранения LiPo аккумуляторов:

• Перевести батарею в режим хранения «Storage»
• Избегать попадания прямых солнечных лучей
• Соблюдать температуру хранения в пределах 0..+10°С (температура холодильника), либо +5..+28°С (комнатная температура). Второй вариант менее предпочтителен.
• Хранить в специальном пакете, огнеупорном боксе, или закрывающейся железной емкости.

Стоит помнить, что любые отклонения от вышеуказанных параметров приводит к падению токоотдачи, снижению емкости или вовсе выходу из строя аккумулятора.

Эти аккумуляторы по праву заслужили такие отзывы как «самые привередливые, опасные, ненадежные и маложивущие», но несмотря на все эти недостатки, использование данных аккумуляторов стремительно растет, так как они имеют непревзойденный показатель удельной (на массу) энергии, а также способны отдавать большие токи разряда. Так что для силовых электромотором этим аккумуляторам, практически, нет пока альтернативы.

Кратко перечислим основные правила эксплуатации LiPo аккумуляторов, дав ниже подробные объяснения причин для интересующихся:

1.При заряде LiPo заряжайте их только специальным зарядным устройством для LiPo и только под присмотром. В случае какого-то внутреннего повреждения во время заряда может произойти самовозгорание и пожар.

2.Никогда не заряжайте аккумулятор без балансира - устройства, контролирующего и выравнивающего напряжения на каждой «банке» в последовательно соединенной батарее. Для устройств типа iMax B6, G.T.Power A6 и им подобных, имеющих встроенный балансир и выбор методов заряда, всегда выбирайте режим Balance Charge вместо просто LiPo Charge. Последний не балансирует и не контролирует каждую из банок.

3.Для заряда используйте ток величиной не более 1С, если вы на поле, и около 0.5-0.7С в домашних условиях. По некоторым данным, более медленный заряд продлит срок службы аккумулятора. Дополнение: некоторые новые типы батарей вроде Hyperion G3 допускают заряд токами до 5C. В этом случае можно рекомендовать такой заряд в полевых условиях, а в домашних - 2-3C будет достаточно, хотя 1C дома хуже не сделает.

4.Никогда не допускайте глубокой разрядки батареи, т.к. она необратимо выведена из строя.

5.По возможности не доводите батарею до полного разряда - лучше оставить в ней 10-20% емкости и зарядить ее повторно, чем убить ее за один раз.

6.Если есть возможность - старайтесь использовать батареи с некоторым запасом по номинальному току. Это продлит срок их службы. Как указывалось выше, LiPo батареи очень критичны к режиму эксплуатации. При заряде их используется метод CC-CV. То есть, исходно батарея заряжается некоторым фиксированным током (constant current - CC), при этом напряжение на банках батареи растет. По достижении напряжения 4.20 вольт на каждой банке батарея уже заряжена примерно на 95%, и зарядное устройство переходит ко второй фазе алгоритма заряда CV (constant voltage, постоянное напряжение). При этом ток постепенно снижается так, чтобы напряжение на каждой банке не превысило 4.20 вольт. Эта величина определяется химией LiPo батареи. Превышение ее допустимо не более, чем до 4.25 вольт, а достижение значения 4.30 и выше чревато взрывным самовозгоранием.

Фазой заряда CV в полевых условиях можно пренебречь: она добавляет только последние 5% емкости, но занимает от трети до половины общего времени заряда при заряде током 1C. Потому можно прекращать заряд по достижении батареей максимального значения напряжения, экономя время.

При разряде в процессе эксплуатации недопустимо снижение напряжения на каждой из банок ниже 3-х вольт. Достаточно один раз посадить LiPo батарею до 2.5 вольт на банку, и ее, как правило, можно будет выбросить. После такого разряда батарея может «вздуться», она теряет более половины емкости и перестает отдавать номинальный ток разряда. В течение некоторого времени батарея теряет емкость, практически, полностью.

Отсюда проблема эксплуатации LiPo заключается в том, что при заряде необходимо контролировать напряжение на каждой из банок, чтобы не вывести ее из строя, а при последующем разряде все банки разряжались одинаково, но не ниже допустимого минимума. Обычное зарядное устройство может контролировать напряжение на батарее в целом, но при большом разбросе напряжений на банках вполне возможен вариант, когда на одной из них еще 4.05 вольт, а на второй уже 4.30. Зарядка видит только суммарные 8.35 и продолжает заряжать батарею до 8.40 (4.20*2). При этом напряжение на второй банке превышает 4.30, что с большой вероятностью приводит к возгоранию. При разряде несбалансированной батареи эта же проблема способна привести к переразряду отдельно взятой банки несмотря на то, что суммарное напряжение еще выше, чем 3 вольта * количество банок.

Для решения этой проблемы используется специальное устройство, называемое балансиром. В процессе заряда оно следит за напряжением на каждой из банок и выравнивает их между собой. При этом зарядное устройство отключит заряд вовремя, не выводя аккумулятор из строя. При разряде сбалансированной батареи на модели все банки также разряжаются более-менее равномерно, и при снижении суммарного напряжения до 3 вольт на банку должна сработать отсечка регулятора, что предотвратит выход батареи из строя. Многие современные зарядные устройства уже имеют встроенный балансир, которым обязательно следует пользоваться, подключая отдельный балансировочный разъем батареи наряду с силовым и выбирая соответствующий режим заряда. Для устройств, не имеющих встроенного балансира, следует купить отдельное внешнее устройство.

Ток заряда LiPo не должен превышать емкости аккумулятора, т.е. максимальный ток заряда равен 1С. Например, для заряда аккумулятора емкостью 2200 мАч ток заряда не должен превышать 2.2 А. В то же время не следует ставить ток заряда меньше, чем 0.5С. В некоторых зарядных устройствах (Duratrax ICE) стоит неотключаемый таймер на заряд LiPo аккумуляторов на 3 часа. Поставив маленький ток, зарядное устройство может не зарядить аккумулятор полностью, а отключиться по таймеру. Есть зарядные устройства, у которых этот таймер настраивается, но большого смысла в его применении для заряда LiPo нет.

Принудительно разряжать или циклировать литиевый аккумулятор нет никакого смысла, так как эти батареи не имеют эффекта памяти и должны храниться в заряженном состоянии (наиболее оптимальный режим хранения - 60% заряда). Ток разряда аккумулятора может быть любым, но не более его номинала, указанного на этикетке также в единицах величины емкости C. Например 20С на аккумуляторе 1000 мАч означает, что максимальный непрерывный ток разряда равен 20*1000=20000 мА=20 А. Следует заметить, что если не использовать аккумулятор на пределе его возможностей, то он проживет гораздо большее количество циклов. Скажем, для одного из фирменных дорогих LiPo с номинальным током 30С приводятся такие типовые данные: при заряде и разряде токами в 1С производитель гарантирует 500 циклов без существенной потери емкости. При заряде током 1С, но разряде максимальным допустимым током в 30С количество циклов составит всего 50 (упадет в 10 раз). Это дает хороший пример того, почему желательно иметь запас по току батареи.

В процессе заряда или разряда не допускайте нагрева аккумулятора более 60 градусов. Место, в которое установлен аккумулятор на модели, должно быть хорошо вентилируемым и даже продуваемым. Не оборачивайте аккумулятор теплоизоляционными материалами (поролон, пенопласт). Если так уж случилось, что аккумулятор нагрелся, дайте ему остыть перед использованием (зарядом или разрядом).

Пример заряда LiPo GE 2200 25C 22V

В качестве иллюстрации к сказанному ниже показан типовой график заряда литий-полимерной сборки из двух последовательно соединенных аккумуляторов GE 2200 25C 11.1V после использования. График получен с помощью зарядного устройства Infinity 960SR с внешним балансиром LCB12s, подключенного к компьютеру.

Красной линией показан ток заряда, синей - напряжение на батарее, цветными - 6 графиков напряжений на каждой из банок полученной сборки.

На графике видно следующее:

1.Изначально устанавливается ток, равный 0.5С (1.1А), и этим током выполняется заряд батареи до примерно 95% ее емкости (фаза постоянного тока, CC). При этом напряжение на батарее постепенно растет примерно от 19.8 вольт до 25.2.

2.Провал тока на 10-й минуте заряда вызван тем, что зарядное устройство измеряло внутреннее сопротивление батареи (важный параметр для оценки состояния батареи).

3.После достижения батареей максимального напряжения (4.2 вольта на банку или 25.2 на всю батарею) ток начал снижаться, а напряжение стало постоянным (фаза постоянного напряжения, CV).

4.Хорошо видно, что на первых 10% емкости разброс напряжений банок максимальный. Это одна из причин, почему не рекомендуется разряжать батарею на 100% - именно на последних 10% происходит быстрое падение напряжений на банках с большим разбросом, и именно в этот момент можно вывести батарею из строя.

5.Видно, что за первые 10 минут заряда балансир, практически, полностью выровнял напряжения на банках. Колебания тока на 50-й минуте вызваны небольшим разбросом параметров банок - снова работа для балансира, который неизбежно влияет на ток заряда, поддерживаемый устройством.

6.Заряд выполняется, пока ток не упадет до величины, равной 1/10 от начальной. Был установлен щадящий режим заряда током 1.1А, и отключение произошло при падении тока ниже 0.11А. Значения полученной батареей емкости, тока и напряжения в момент окончания заряда отображены численно. Из графика можно сделать выводы, что конкретная батарея имеет заявленную емкость (в данном случае при номинале в 2200 мАч она после экскплуатации получила 2190 мАч. Кроме того, баланс банок батареи, практически, идеальный, что непосредственно указывает на качество данного бренда и конкретной батареи, в частности.