График работы: пн.-пт. с 9:00 до 18:00 Доставка и оплата Помощь Контакты Распродажа Корзина

Эксплуатация литий-полимерных (Li-Po) аккумуляторов

Руководство по литий полимерным LiPo аккумуляторам

РУКОВОДСТВО ПО ЛИТИЙ ПОЛИМЕРНЫМ (LIPO) АККУМУЛЯТОРАМ

Литий-полимерные (LiPo или Li-po) аккумуляторы имеют много преимуществ по сравнению с традиционными типами перезаряжаемых источников питания. Их универсальные применения варьируются от одиночных элементов (бочек), питающих микроконтроллеры, до более крупных блоков, приводящих в действие моторы. Так что, если вы планируете использовать LiPo в своей следующей системе, это руководство для вас.

Преимущества аккумуляторов Li-Po

Литий-полимерные аккумуляторы - это технологически развитые версии традиционных литий-ионных аккумуляторов, поэтому давайте сначала попробуем разобраться в литий-ионной технологии. Литий-ионные аккумуляторы широко используются в современной бытовой электронике, поскольку они обладают тремя основными преимуществами по сравнению с традиционными аккумуляторными батареями.

Отсутствие эффекта памяти - короче говоря, эффект памяти означает потерю емкости аккумулятора из-за циклов частичной разрядки. Литий-ионные аккумуляторы не подвержены эффектам памяти. Эти аккумуляторы предназначены для подзарядки без необходимости их полной разрядки. Фактически, этот процесс полной разрядки перед циклом зарядки, также известный как глубокий цикл, не должен выполняться при регулярном использовании, поскольку вы рискуете нанести больше вреда, чем пользы элементам аккумулятора.

Низкий саморазряд - аккумуляторные батареи могут медленно разряжаться, когда они не используются. У Lipo низкая скорость саморазряда - примерно 5% в месяц. Напротив, никель-металлогидридные (Ni-MH) элементы обычно получают 30% в месяц и 10% для никель-кадмиевых (Ni-Cd) аккумуляторов. Это, конечно, зависит от температуры хранения и марки элементов, но в целом литиевые аккумуляторы хорошо сохраняют свой заряд.

Улучшенный химический состав - улучшенный химический состав литий-ионного аккумулятора обеспечивает большую плотность энергии, он допускает высокий потенциал открытого напряжения (от 3,6 до 3,7 В на элемент) и обеспечивает очень высокие токи разряда (хорошо для моторов и приложений большой мощности). Литий-ионные аккумуляторы представляют собой значительное улучшение по сравнению с технологиями аккумуляторов Ni-MH и Ni-cd.

Так чем же литий-полимерные элементы отличаются от литий-ионных?

Литий-полимерные аккумуляторы

Литиевые полимеры выводят эту технологию на новый уровень, улучшая ее химический состав. Основное технологическое отличие состоит в том, что электролиты содержатся в полимерном композите (как в литиевом полимере) вместо органического растворителя.

Что все это значит для вас как пользователя? Давайте рассмотрим некоторые дополнительные преимущества липо-аккумуляторов.

Более высокая плотность энергии - литий-полимерные аккумуляторы имеют более чем на 20% более высокую плотность энергии, чем литий-ионные.

Уменьшенный вес - LiPo физически отличаются тем, что они упакованы в гибкую пленку, а не в жесткие металлические корпуса. Это значительно снижает вес и позволяет использовать различные форм-факторы.

Литий-полимерные аккумуляторы популярны среди энтузиастов радиоуправления и набирают популярность во многих других приложениях, включая робототехнику, страйкбол, некоторые новые потребительские товары, а также другие проекты системной интеграции.

Характеристики и конфигурации аккумулятора

Аккумуляторные батареи состоят из одного или нескольких липо элементов. Расположение этих ячеек определяет напряжение, емкость и номинал аккумуляторной батареи. Ячейки могут быть расположены параллельно и/или последовательно, где напряжение определяется количеством ячеек, включенных последовательно, а емкость - количеством блоков, подключенных параллельно. Все элементы в батарее должны быть одного типа, чтобы сохранить одинаковые характеристики элементов. Смешивание типов может привести к недостаточной производительности или небезопасному использованию. Плохо подобранный или неправильно используемый блок также может привести к разбалансировке ячеек (подробнее о балансировке ниже), что может испортить ваши аккумуляторные блоки и привести к дальнейшим осложнениям.

Рассмотрим эти параметры более подробно.

Напряжение - номинальное напряжение блока определяется количеством последовательно включенных липо элементов. Вместо того, чтобы указывать напряжение, блоки иногда указывают количество ячеек в серии (обозначается #S, где # - количество ячеек в серии). Чтобы определить напряжение этой аккумуляторной батареи, вы умножаете количество последовательно соединенных ячеек на их напряжение (3,7 В).

1S = 3,7 В
2S = 7,4 В
3S = 11,1 В
4S = 14,8 В

Емкость - емкость аккумулятора зависит от двух факторов. Во-первых, это емкость одной ячейки, а во-вторых, сколько блоков размещено параллельно (обозначено на некоторых блоках как #P, где # - это количество параллельных блоков). Причина, по которой мы называем их блоками, заключается в том, что для удвоения емкости блока общее количество ячеек должно быть удвоено. В упаковке 1S (одна ячейка последовательно), ячейка, размещенная параллельно, увеличит емкость в два раза. Однако, чтобы удвоить емкость блока 2S, блок 2S должен быть размещен параллельно с существующим блоком. Несколько примеров:

1s2p = 2 элемента (напряжение одной ячейки, удвоенная емкость)
2s1p = 2 элемента (удвоенное напряжение, емкость одной ячейки)
2s3p = 6 ячеек (в два раза больше напряжения, в три раза больше емкости)

Рейтинг C - Последний критерий раздела для аккумуляторных блоков - это рейтинг C. Рейтинг C аккумулятора - это максимальный рейтинг непрерывной разрядки липо элементов, который определяет, сколько ампер ваша система может вытащить из аккумулятора без его перегрева. Более высокая разрядка аккумуляторов приведет к повышению их температуры и может привести к возгоранию.

Чтобы фактически определить, сколько ампер может обеспечить аккумулятор, умножьте емкость аккумуляторной батареи в ампер-часах на рейтинг C. Пример аккумуляторной батареи 2000 мАч при 10 ° C:

2000 мАч/1000 x 10C = 20 ампер

И емкость, и рейтинг C играют важную роль в определении максимальной разрядности. Типичные рейтинги C: 10C, 15C, 20C, 25C, 30C. Убедитесь, что аккумуляторные блоки имеют соответствующий рейтинг C. для питания вашей системы.

Пользовательские конфигурации

Аккумуляторы Lipo бывают самых разных конфигураций и размеров, но может потребоваться сборка индивидуальных блоков для достижения высокого напряжения или большей емкости. Блоки могут быть собраны из отдельных элементов, или коммерческие блоки могут быть объединены в большой аккумулятор с использованием различных Y-образных ремней. При сборке пользовательских блоков убедитесь, что все ячейки эквивалентны. Избегайте смешивания старых и новых ячеек, избегайте смешивания брендов, избегайте использования ячеек или блоков разного размера.

В следующем разделе мы сосредоточимся на некоторых недостатках LiPo аккумуляторов и опишем методы безопасного использования для работы с Li-po.

ПРАКТИКА БЕЗОПАСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АККУМУЛЯТОРОВ

Практика безопасного использования аккумуляторов

Основным недостатком является риск возгорания и/или взрыва литиевых аккумуляторов. Все поставщики предупреждают пользователей о необходимости проявлять особую осторожность при использовании этих аккумуляторов, а в следующих разделах будут освещены некоторые проблемы и приведены инструкции по использованию.

Осмотр перед использованием

Перед каждым использованием (установка/зарядка/подключение/и т. д.) Выполните следующие быстрые проверки. Сначала осмотрите упаковку на предмет повреждений. Ищите проколы, вмятины или вздутие блоков. Вмятины и проколы могут привести к вздутию, что свидетельствует о серьезной нерешенной проблеме. При обнаружении такого повреждения выбросите аккумулятор безопасным способом.

Перед подключением аккумулятора убедитесь, что в цепи нет коротких замыканий. Замыкание клемм аккумулятора может быстро превысить максимальную скорость разряда и привести к пожару и/или взрыву.

Убедитесь, что разъемы находятся в хорошем рабочем состоянии. Нарастание или плохой контакт на разъемах может привести к искрению и перегреву.

Убедитесь, что аккумуляторы правильно заряжены.

Зарядка Lipo аккумуляторов

Li-Po-блоки нуждаются в защите от перенапряжения. Во время зарядки напряжение должно быть ограничено до 4,235 В на элемент, чтобы избежать повреждения. Перенапряжение является одной из основных причин выхода из строя аккумуляторной батареи, поэтому следует проявлять особую осторожность в системах, в которых используются зарядные устройства. Чтобы предотвратить проблемы с перенапряжением или перегрузкой по току, аккумуляторы также следует заряжать ограниченным током.

При внедрении липо-зарядной цепи ищите липо-специфические зарядные ИС, чтобы обеспечить необходимую защиту и механизмы контроля. Мы расскажем о липо-зарядных микросхемах в следующей статье.

При зарядке аккумуляторных батарей с помощью внешнего (коммерческого) зарядного устройства убедитесь, что оно предназначено для Li-Po. Зарядные устройства часто имеют ограничение на количество заряжаемых ячеек, а также на максимальный зарядный ток (по этой причине может быть удобно использовать Y-образный переходник на небольших аккумуляторах). Общее практическое правило для безопасной зарядки - ограничивать скорость заряда до уровня, не превышающего емкость аккумулятора, поэтому аккумулятор емкостью 2000 мАч можно заряжать током до 2 А.

Не оставляйте аккумуляторы без присмотра во время цикла зарядки. Следите за ним, и если по какой-либо причине аккумуляторы начнут расширяться или неожиданно реагировать, отключите зарядное устройство. Также рекомендуется поместить блоки в огнеупорный контейнер во время зарядки. Такие продукты, как упаковка для Li-Po, помогут предотвратить повреждения, которые могут быть вызваны взрывом аккумулятора.

Аккумуляторы обычно имеют ограничения цикла зарядки примерно от 300 до 500 циклов, прежде чем максимальная емкость упадет до 80% от первоначального значения. На емкость также влияют условия использования аккумуляторной батареи и условия окружающей среды.

Балансировка блоков

Мы обсудили важность тщательного контроля напряжения аккумуляторной батареи, а также важность использования одних и тех же элементов в многокамерных аккумуляторных батареях. Особенно важно выравнивать напряжения отдельных элементов во время зарядки. Большинство современных липо-аккумуляторов поставляются с балансировочным соединителем. Эти разъемы позволяют зарядным устройствам контролировать напряжение отдельных ячеек. Обнаружив разницу в напряжении элементов, зарядные устройства могут инициировать цикл балансировки для выравнивания напряжений элементов. Это поможет обеспечить безопасную и оптимальную производительность, а также долговечность.

Использование аккумулятора

Lipo имеют уникальную, почти плоскую кривую выделения. Напряжение аккумулятора будет оставаться достаточно линейным до тех пор, пока не начнет достигать критического напряжения. Благодаря этой характеристике можно определить, когда аккумулятор разряжен. Когда напряжение элемента падает примерно до 3,0 В на элемент, необходимо снять нагрузку с аккумулятора, чтобы предотвратить повреждение. Чрезмерная разрядка аккумулятора сократит срок службы липо-аккумуляторов. Коммерческие аккумуляторы, такие как аккумуляторы портативных компьютеров, имеют схемы защиты, которые предотвращают эту проблему. Однако необработанные аккумуляторные блоки, такие как те, которые используются в индустрии радиоуправления и страйкболистами в приводах, не имеют встроенных защитных схем. Некоторые компоненты радиоуправления, такие как регуляторы скорости, имеют ограниченную защиту. Важно правильно контролировать эти аккумуляторы, особенно если они питают важные системы.

Большинство систем отключения аккумуляторов предназначены для отключения Lipo при напряжении около 3 В (на элемент). Когда элементы аккумулятора достигают критически низкого напряжения, аккумулятор следует полностью отключить от электрической цепи. Обычно это значение составляет от 2,7 В до 2,5 В в зависимости от химического состава аккумулятора. По этой причине избегайте пайки липо элементов непосредственно в вашу систему. При выборе соединителей убедитесь, что они выдерживают необходимые токи разряда. Разъем должен выдерживать большой ток и иметь низкое сопротивление, чтобы предотвратить перегрев. Плохое подключение может привести к изгибу и слиянию разъемов.

Разъемы (коннекторы)

Разъемы (коннекторы) аккумуляторов

В приведенном ниже списке указаны стандартные Lipo-разъемы, каждый с максимальным номинальным током.

JST - этот тип соединителя распространен на небольших блоках. Это одни из самых легких разъемов, которые можно приобрести у самых разных поставщиков. Они имеют поляризованный разъем и собираются путем обжима штифта на проводе. К сожалению, они выдерживают только ток до 5 ампер, поэтому в моторах они мало используются.

Deans Ultra Plugs - еще один стандарт разъемов. Они распространены повсеместно и весят около 4,7 граммов на пару. Коннекторы Deans Ultra - это легкие, но функциональные коннекторы, которые обычно используются в различных аккумуляторных батареях и зарядных устройствах. Они способны выдерживать ток до 100 ампер! Этот штекер требует, чтобы провод был припаян (а не обжат) к штекеру.

Deans Micro Plugs - этот 2-контактный разъем, представленный как легкая альтернатива серии Ultra, предназначен для устройств с низким энергопотреблением и легким весом. Разъемы позолоченные, поляризованные соединения, требующие пайки. Они могут выдерживать ток примерно до 15 ампер, а пара этих разъемов весит менее 1 грамма.

Anderson Powerpole - эта линейка разъемов бывает разных форм и размеров, поддерживающая все, от 18-го калибра до нулевого калибра. Размер варьируется в зависимости от калибра провода, а максимальный номинальный ток для этих продуктов варьируется от 15 до 180 ампер. Их можно припаять или обжать в зависимости от размера. Если у вас возникли проблемы с обращением с Т-коннекторами, они станут хорошей альтернативой, поскольку их пластиковый корпус больше, что делает их немного более удобными в обращении.

Multiplex 6-pin Connector - этот разъем уникален тем, что он содержит 6 контактов. При выделении трех контактов на положительный и три на отрицательный, разъем может выдерживать до 50 ампер. Однако контакты могут использоваться для сигналов управления. При использовании в этом приложении этот разъем можно использовать для подключения 4 сервоприводов или даже 2 бесщеточных моторов через одно соединение.

Существует множество других универсальных и проприетарных разъемов. В любом приложении настоятельно рекомендуется использовать поляризованные разъемы.

Безопасное хранение

Держите ваши аккумуляторы отключенными. Это предотвратит чрезмерную разрядку аккумуляторных батарей утечками тока. Хранение аккумуляторных блоков в огнестойком контейнере, таком как упомянутый выше, также является разумной идеей. Используйте эти контейнеры также во время транспортировки. Поврежденные или изношенные элементы могут воспламенится даже после того, как они некоторое время находятся в инертном состоянии.

В целом эти аккумуляторы довольно прочные и имеют приличный срок хранения при правильном обращении. Соблюдайте меры предосторожности, представленные страйкбольным магазином, чтобы избежать опасностей, и вы сможете воспользоваться всеми преимуществами аккумуляторов-липо.

Мы надеемся, что это руководство было вам полезно. Если вы обнаружите какую-либо информацию, которая может быть неверной или устаревшей, сообщите нам, чтобы мы могли обновить ее для других читателей. Если у вас есть вопросы, не стесняйтесь обращаться к нам.

← ИСТОРИЯ СОВРЕМЕННОГО ОГНЕСТРЕЛЬНОГО ОРУЖИЯ СОРЕВНОВАТЕЛЬНЫЕ СТРЕЛКОВЫЕ ВИДЫ СПОРТА →

Комментарии

Пехотинец 14.01.2021, 22:09

Какой коннектор припаять к LiPo аккумулятору лучше всего?

Дима 13.07.2020, 18:48

Правильная зарядка и разрядка аккумулятора это важно. Нужно придерживаться правил эксплуатации, что бы потом не пришлось покупать новый аккумулятор ;)
Важно! Чтобы Ваш отзыв либо комментарий прошел модерацию и был опубликован, ознакомьтесь, пожалуйства, с нашими правилами!