lipo 60c что значит

13.07.202213.07.2022 admin 0 Comments

Литий-полимерный (LiPo) аккумулятор

Литий-полимерный аккумулятор (LiPo)

В наше время появляется все больше и больше портативной переносной аппаратуры. Это могут быть мобильные телефоны, bluetooth-колонки и различные гаджеты. Наиболее часто используемым источником энергии в этом случае является литий-полимерный аккумулятор (Li-Po).

Литий полимерный аккумулятор в радиоприемнике

Такие аккумуляторные батареи имеют превосходную плотность энергии на килограмм, так называемый Вт × час /кг (Wh/kg) или на английский манер gravimetric energy density. Этот параметр показывает, как много энергии содержит аккумулятор либо конденсатор по отношению к его массе. Например, автомобили Тесла используют в своих электрокарах аккумуляторы с плотностью энергии в 254 Вт × час/кг.

Самой бешеной плотностью энергии на килограмм является элемент Уран-235. Если создать все условия для его расщепления, чем и занимаются на АЭС, то можно получить с него энергию до 24 500 000 000 Вт × час/кг! Это почти в 10 000 000 раз выше, чем у бензина. Можно сказать, что 1 кг урана даст в 10 000 000 раз больше энергии, чем 1 кг бензина, если, конечно, «разогнать» уран в ядерном реакторе.

Есть также такой параметр, как плотность энергии по отношению к объему или на английский манер volumetric density energy. Этот параметр показывает как много энергии содержит аккумулятор либо конденсатор по отношению к его объему. Выражается этот параметр, как Вт×час/литр или на английский манер Wh/L. Не забываем, что объем можно выражать также в литрах.

График эффективности различных типов аккумуляторов выглядит так:

График эффективности аккумуляторов различных видов

Виды литий-полимерных аккумуляторов

В настоящее время существуют множество литий-полимерных аккумуляторов разных форм и видов.

Виды литий-полимерных аккумуляторов

В первую очередь давайте разделим наши аккумуляторные батареи по видам. Есть одноэлементные батареи, которые выдают номинальное напряжение в 3,7 Вольт, а также есть многоэлементные батареи, которые состоят из одноэлементных. Здесь работает правило последовательного и параллельного соединения источников питания.

Получаем, что если соединять последовательно одноэлементные LiPo аккумуляторы, то можно увеличивать кратно их общее напряжение.

*cell — элемент, ячейка.

Одноэлементные аккумуляторы чаще всего можно увидеть в ваших мобильных телефонах и других гаджетах.

Многоэлементные аккумуляторы используются в электровелосипедах, электроскутерах и тд.

Схема контроля и защиты аккумуляторной батареи

На простом одноэлементном аккумуляторе мы можем увидеть термоскотч, который закрывает контакты аккумулятора

литий полимерный аккумулятор без схемы защиты

Некоторые дешевые одноэлементные аккумуляторы не имеют схемы защиты и контроля от перезаряда и разряда. Выводы в этом случае выходят прямо из батареи.

аккумулятор без схемы контроля и защиты

Но на большинстве аккумуляторов все-таки присутствует схема защиты и контроля заряда

аккумулятор со схемой защиты и контроля заряда

Здесь мы можем увидеть микросхему-контроллер DW01x, которая выполняет сразу несколько функций.

контроллер заряда DW01

Она разработана специально для литий-ионных/полимерных батарей и защищает их от повреждения или ухудшения срока службы из-за перезаряда, переразряда и/или сверхтока для одноэлементной литий-ионной/полимерной батареи. Более подробно ознакомится с ней можно здесь.

Также можно увидеть микросхему 8205

микросхема 8205 в литий-полимерном аккумуляторе

Эта микросхема является сборкой из двух N-канальных MOSFET транзисторов, которые управляются нашей DW01x.

Более подробно в даташите здесь.

В сборе вся схема заряда на Li-Po одноэлементную батарею выглядит приблизительно вот так:

схема защиты литий-полимерного аккумулятора

Как вы могли заметить, микросхема 8205 представлена в виде двух МОП-транзисторов.

На Алиэкспрессе можно найти готовые модули для зарядки одноэлементных батарей. Здесь отчетливо видно микросхемы DW01A, 8205A, а также незнакомую нам TC4056A, которая является еще одним программируемым контроллером. Она задает ток зарядки, напряжение и тд. с источника питания. С таким модулем ваша аккумуляторная батарея без схемы защиты может спать заряжаться спокойно.

модуль контроля и защиты заряда для литий-полимерных батарей

Присмотреть себе такой модуль вы можете по этой ссылке.

Что будет, если мы вообще уберем схему защиты и контроля? Итак, для этого нам понадобится простой кислотный аккумулятор.

Берем вот такой аккумулятор

и цепляем его к нашей LiPo батарее без схемы защиты и контроля заряда, то есть напрямую к ее выводам

В течение нескольких секунд батарею сначала пучит

вздувшаяся литий-полимерная батарея

А потом она взрывается.

взорвавшаяся литий-полимерная батарея

Поэтому, схема контроля и защиты очень важна для LiPo аккумуляторных батарей.

Параметры схемы защиты и контроля

Давайте разберем некоторые параметры схемы защиты и контроля на литий-полимерную батарею на базе микросхемы DW01-P

основные параметры схемы защиты для литий-полимерного аккумулятора

Сразу можно заметить, что если к батарее с напряжением самого элемента в 3,9 В не подключена никакая нагрузка, то схема защиты и контроля будет «кушать» 3 мкА. Это вообще копейки. Если же на элементе будет 2 В, то схема уйдет в так называемый очень экономный режим и будет кушать максимум 0,1 мкА, то есть почти ничего.

Ну теперь можно перейти к более интересным параметрам.

Overcharge Protection Voltage

По-русски, защита от переЗАРЯДА. В нашем случае типичное значение этого параметра составляет 4,25 В. То есть, когда наша батарея зарядится до 4,25 В, сработает защита и батарея перестанет потреблять ток.

Давайте проверим это на практике. Выставляем на блоке питания значение в 4,2 Вольта

и начинаем заряжать наш аккумулятор. О том, что аккумулятор начал заряжаться, нам показывает индикация силы тока. В данный момент она равна 0,72 Ампера.

Но что случится, если мы подадим большее напряжение на батарею? Выставляем 4,5 В и смотрим на потребление силы тока аккумулятором.

Как вы могли заметить, потребление сразу же упало до нуля, что говорит нам о том, что сработала защита. Напряжение, более чем 4,2 Вольта для Li-ion/Po аккумуляторов считается убийственным. В данном случае схема защиты и контроля заряда отлично справилась со своей работой.

Overcharge Release Voltage

Очень интересный параметр. Итак, у нас батарея «наелась» электрического тока до 4,25 В. Схема защиты ее отключила от дальнейшего заряда, иначе она бы бабахнула, как в опыте выше. Но вот было бы неправильно, если зарядка батареи продолжалась бы после того, как напряжение на батарее просело бы, допустим, до 4,24 В. Что опять подзаряжать батарею? Опять лишний раз «дергать» ключи на мосфетах? Зачем? Поэтому, вводят так называемый гистерезис. Когда напряжение на самом элементе просядет до этого значения, то он снова начнет заряжаться.

В нашем случае типичное значение составляет 4,05 В. То есть, если напряжение батареи просядет до этого уровня, схема контроля и защиты вновь продолжит заряд аккумулятора до уровня Overcharge Protection Voltage.

Overdischarge Protection Voltage

Защита от переРАЗРЯДА.

Достигнув этого значения, батарея уходит в глубокую спячку. Но почему так происходит, что она не желает заряжаться? Дело как раз в параметре Overdischarge Release Voltage (о нем ниже).

Overdischarge Release Voltage

Пока разряженная батарея не достигнет этого уровня, все попытки зарядить ее тщетны, если только напрямую подать электрический ток сразу на выводы аккумулятора, хотя в этом режиме она все равно может заряжаться, но очень-очень долго. То есть в нашем случае, для того, чтобы снова можно было заряжать батарею, на элементе должно быть напряжение не менее 3 В. Если будет меньше, заряд просто не пойдет.

PS. Эх, сколько было выкинуто таких батареек на свалку человечеством! Люди думали, что батарейка полностью сдохла и отказывалась заряжаться. А всего-то надо было немного подзарядить элемент до уровня разрешения зарядки Overdischarge Release Voltage и спокойно дальше заряжать аккумулятор.

Overcurrent Protection

Ну а также есть замечательный параметр, как перегрузка по току Overcurrent Protection. В нормальном режиме микросхема DW01x постоянно контролирует ток разряда на своем выводе CS. Здесь есть два пути развития событий:

— если на ноге CS будет напряжение 150 мВ (перегруз по току), то через 10 мс батарея уйдет «спать» и полностью отключит нагрузку

— если на этой ноге будет напряжение 1,35 В (режим короткого замыкания выводов) то батарея уйдет «спать» меньше, чем за 500 мкс. То есть как только коротнули выводы, батарея мгновенно отключает нагрузку).

Для того, чтобы батарея вышла из спящего режима, надо полностью отцепить нагрузку, либо сделать так, чтобы нагрузка превышала 500 кОм.

Короткое замыкание без схемы защиты и контроля

А что если устроить короткое замыкание батареи без схемы защиты и контроля? Для этого убираем эту плату и коротим выводы батареи накоротко. Через несколько секунд видим, что ее пучит и разрывает.

Имейте ввиду, что составные батареи не имеют встроенную схему защиты и контроля, так как в основном предназначены для силовых устройств.

Поэтому, с ними нужно быть как можно более осторожными, не замыкать выводы и не перегружать по току, если собираетесь их использовать в своих разработках. Для них идет специальное умное зарядное устройство, которое отключает заряд при полном заряде батареи

либо специальный модуль для заряда таких аккумуляторов

Его можете посмотреть по этой ссылке.

Материал для статьи был подготовлен по видео

Источник

Литий-полимерный аккумулятор (Li-pol или Li-polymer) — это более совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора. В качестве электролита используется полимерный материал с включениями гелеобразного литий-проводящего наполнителя. Используется в мобильных телефонах, цифровой технике 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 45 раз превышающий численное значение ёмкости. Они широко применяются как аккумуляторы для радиоуправляемых моделей, а также в портативном электроинструменте и в некоторых современных электромобилях.

Преимущества
* Большая плотность энергии на единицу объёма и массы;
* Низкий саморазряд;
* Толщина элементов от 1 мм;
* Возможность получать очень гибкие формы;
* Незначительный перепад напряжения по мере разряда.

Зарядка LiPo батарей

Существует довольно большое разнообразие зарядных устройств для LiPo аккумуляторов, мы же остановимся лишь на наиболее «достойных». Все зарядные устройства, перечисленные ниже, заряжают Li-ion, LiPo, LiFe, NiMh, NiCd, Pb и новый стандарт 123:

Продолжаем рассказ про зарядку LiPo аккумуляторов.

Обычно быстро заливается в аккумулятор около 90% емкости, а потом начинается дозаряд с балансировкой банок. Более заряженные и подошедшие к пределу шунтируются и заряд идет на оставшиеся банки. Именно поэтому на ней можно заряжать пару 3S батарей как одну 6S.

Battery Monitor 2-6S
Достаточно замерить один раз для каждой имеющейся пружины и просто знать сколько ампер мотор «кушает» на данной пружине.

В эксплуатации LiPo аккумуляторов существует несколько важных моментов, на которые настоятельно рекомендуется обратить внимание. Перечислим их в порядке убывания опасности:
1. Заряд до напряжения, превышающего 4.20 вольт/банку.
2. Короткое замыкание аккумулятора.
3. Разряд токами, превышающими нагрузочную способность или нагревающими аккумулятор выше 60°С.
4. Разряд ниже напряжения 3.00 вольта/банку.
5. Нагрев аккумулятора выше 60°С.
6. Разгерметизация аккумулятора.
7. Хранение в разряженном состоянии.

Из всего сказанного можно сделать следующие выводы:

Чтобы не было пожара, надо иметь нормальное зарядное устройство и правильно выставлять на нем число заряжаемых банок. Необходимо, также, использовать разъемы, исключающие возможность короткого замыкания батареи и контролировать ток, потребляемый мотором на «полном газу». Кроме того, не рекомендуется в приводе закрывать аккумулятор со всех сторон от поступления потока воздуха, а если это невозможно, то следует предусмотреть специальные каналы для охлаждения.

Подготовка LiPo к эксплуатации

Итак, подчеркнем еще раз самые важные моменты, связанные с использованием литий-полимерных аккумуляторов:

Используйте нормальное зарядное устройство.
Применяйте разъемы, исключающие возможность замыкания батареи.
Не превышайте допустимые токи разряда.
Следите за температурой аккумулятора при отсутствии охлаждения.
Не разряжайте аккумулятор ниже напряжения 3V на банку (не забывайте отключать аккумулятор после игры!).
Не подвергайте батарею ударам.

Источник

Как выбрать LiPo аккумулятор для квадрокоптера, безопасность, зарядка и хранение

В статье рассмотрим вопрос по расшифровке маркировки аккумуляторов, как правильно выбрать аккумулятор под вашу сборку, а также уделим особое внимание безопасности эксплуатации самой опасной детали нашего хобби.

Аккумулятор для квадрокоптера, расшифровка маркировки

Все объяснения в данной статье будут на основе LiPo аккумулятора Infinity 1500mAh 4SP1, как самого доступного.

Давайте разберем подробнее всю маркировку этого аккумулятора.

LiPo — Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор (lithium-ion polymer battery))

У нас есть аккумулятор Infinity 1500 mAh:

Итак, слово Infinity это обычное торговое название и никакой полезной информации не несет.

Как выбрать LiPo аккумулятор для квадрокоптера

Для этого нужно задать вопрос, какой квадрокоптер вы собираете? Потому что для готового дрона вы бы не задавали такой вопрос, так как ответ дан производителем, да и у вас скорее всего уже есть LiPo аккумулятор от покупного готового дрона.

Какой дрон вы собираете:

Съемочный квадркоптер (самосборный):

Отличия понятны — съемочный дрон большой, тяжелый, может поднять много оборудования, также он не очень маневренный и медленнее гоночного.

Гоночный — маленький, легкий, очень маневренный и очень мощный (в плане скорости).

LiPo аккумуляторы для гоночных дронов

Если вы собираете гоночный квадрокоптер, вам нужен аккумулятор со следующими характеристиками для наиболее эффективных полетов:

Вам может помочь и эта таблица зависимости аккумулятора от размера рамы:

При полетах на LiPo 4S 1300 и 1500 mAh уже ощущается разница в весе, дрон становится тяжелым, хотя разница в полете по времени — всего минуты 2.

LiPo аккумуляторы для съемочных дронов, долголетов и дальнолетов

Тут все проще — выбирать нужно большую емкость, например 5000 или 6000 mAh, с бОльшей емкостью дрон будет слишком тяжелым и вес/эффективность будут стремиться к отрицательному значению. По рейтингу С — вполне хватит 30С, так как для съемочных дронов используют маломощные двигатели, потому что там не нужен большой крутящий момент.

Почему рейтинг С не менее 80?

Рейтинг отображает токоотдачу и если она маленькая, то вашим двигателям просто не хватит энергии, чтобы взлететь. Это правило только для гоночных дронов! Для других рассчитывайте рейтинг по формуле через потребляемый ток.

Как считается рейтинг С

Берут аккумулятор, подключают к стенду или аппаратуре, снимают пиковый момент токоотдачи, то есть сколько он сможет выдать ампер в единицу времени.

Рейтинг считается по формуле:

Где 105 это амперы, которые показал прибор при измерении, а 1500 — емкость аккумулятора в mAh. Так мы узнаем рейтинг.

А чтобы узнать сколько LiPo аккумулятор может выдать ампер, считаем по формуле:

Где 1500 — емкость аккумулятора в mAh, а 70 — это рейтинг аккумулятора. Так мы узнаем сколько ампер может выдать наш аккумулятор.

А чтобы понять, хватит ли вам этой энергии — смотрим на сколько Ампер вы купили или купите регуляторы оборотов (ESC), обычно пилоты собирают дроны на регуляторах мощностью 30-40А. Если на 30А, то 30*4 = 120А, энергии не хватит, если 40*4 = 160А.

В первом случае нужен аккумулятор с рейтингом 80С, а во втором 90С.

LiPo аккумуляторы это самая опасная часть квадрокоптера, да и всего хобби в целом. Причина простая — это запас большого количества энергии в маленьком объеме, который при повреждении или при воздействии других факторов стремится к высвобождению с выделением огня и дыма.

Почему нужно серьезно относиться к безопасности при эксплуатации аккумуляторов LiPo

LiPo — это литий-полимерный аккумулятор, он высокотоковый и в малом объеме может мешать в себя очень большое количество энергии, к примеру, 4S LiPo 1500 mAh будет содержать в себе энергию в количестве 25 ватт-часов! Оболочка аккумуляторов не такая уж прочная, при сильном ударе тупым предметом (или падении на камни), оболочка может повредиться и вся накопленная энергия начнет стремиться наружу, а что хуже всего — начнется химическая реакция с воздухом, в результате чего будет образовываться сильный огонь и едкий дым.

Пример видео с воспламенившимся LiPo аккумулятором, здесь они взорвались из-за перезаряда, но при ударе может случиться тоже самое, но с меньшим огнем, так как чем выше заряд, тем сильнее реакция:

Причины воспламенения или взрыва аккумулятора LiPo

Есть 3 основные причины, почему взрываются или как минимум вздуваются аккумуляторы.

Перезарядка

Здесь все дело в химии. Стандартный аккумулятор нужно заряжать до напряжения 4.2 вольта и 4.35 вольта для высокотоковых. Когда такие аккумуляторы начинают перезаряжать сверх этих лимитов, запускается химическая реакция, что приводит к испарению электролита, хоть в этом типе аккумулятора он в твердом виде (полимерный). Газ накапливается, выходить ему некуда из-за герметичности.

Чтобы такого не происходило, заряжать LiPo аккумуляторы нужно строго специальными зарядными устройствами и лучше всего токами 1С. Подробнее о зарядке в главе ниже.

Сильная разрядка

LiPo аккумуляторы обладают особенностью очень быстро отдавать огромные токи и в процессе такой токоотдачи они греются, так как высвобождается энергия. Если в единицу времени будет потребляться огромный ток, на который он не рассчитан, то аккумулятор сильно нагреется и это приведет к образованию избыточного количества газа внутри упаковки, что приведет к ее разрыву с сопутствующими последствиями.

Чтобы такого не происходило, нужно правильно выбирать рейтинг аккумулятора — С. Если вы поставите на мощный гоночный квадрокоптер аккумулятор с рейтингом 30С (4S 1500 mAh) и дадите полный газ на несколько секунд, он непременно перегреется и вздуется и вам повезет, если не взорвется. Как рассчитать рейтинг по потребляемым амперам, написано в главе выше.

Механическое повреждение

Если вы летаете в каменистой или скалистой местности, лучше дополнительно защитить аккумулятор от повреждений, для этого его можно обклеить пластиковыми уголками, этот материал очень легкий и прочный.

Когда повреждается оболочка аккумулятора, начинается химическая реакция с воздухом, выделяется дым и газ, это все может и воспламениться. Но может быть и так, что не обязательно повредить оболочку, можно просто упасть аккумулятором на камень, будет сильная вмятина и это может привести к образованию газа с последующим повреждением оболочки.

Старайтесь не падать аккумулятором на твердые поверхности и ни в коем случае не протыкайте аккумуляторы, даже старые и разряженные!

Как и где заряжать LiPo аккумуляторы

Для того, чтобы зарядить LiPo аккумулятор, необходимо специальное зарядное устройство, например, IMAX B6 mini. В чем отличие от обычных зарядок? В многосекционных аккумуляторах необходим тщательный контроль за зарядом всех секций, чтобы они заряжались одинаково. Каждая секция заряжается до напряжения в 4.2V, и если одна из 4 перезарядится и будет, например, 4.4, то эта ячейка скорее всего вздуется, а если газа будет слишком много, то повредится оболочка и газ воспламенится, вот для этого и используются такие компьютеризированные зарядные устройства. К тому же, в таких есть обычно много программ для различных типов аккумуляторов.

К зарядному устройству подключаются силовые проводы и балансировочные, чтобы устройство точно определяло напряжение на каждой секции аккумулятора. У батареи 4S это будет 5 проводов с белым небольшим разъемом: 4 плюсовых провода и 1 минусовой.

У всех «умных» зарядных устройств есть балансировочный режим, когда он строго проверяет напряжение каждой секции и включает или отключает нагрузку на ту или иную секцию, чтобы дозарядились слабые. Всегда заряжайте именно в этом режиме, это наиболее безопасный.

Заряжать рекомендуется токами 1С, если ваш аккумулятор емкостью 1500 mAh, значит можно спокойно заряжать током 1,5 ампера. При необходимости быстро зарядиться, то на батарее указывается максимально допустимый ток, но лучше не заряжать токами больше 3С, для 1500 mAh это 4,5А.

Безопасность процесса зарядки

Для того, чтобы уберечь себя от пожара, продаются специальные огнеупорные пакеты, подключается LiPo аккумулятор к зарядке и помещается в этот пакет.

Также есть и кейсы. Это отличный способ обезопаситься, если нет возможности контролировать процесс заряда лично.

Я, например, сделал для себя мини сейф из двух металлических кожухов от какого-то устройства, металл из нержавеющей стали, от огня точно не прогорит. Помещаю туда аккумуляторы и закрываю половины зажимами, соединение получается прочным, но от дыма не спасет, впрочем как и огнеупорные пакеты. Но главное обезопаситься от огня, дым быстро выветривается.

Не заряжайте аккумуляторы вблизи штор или каких-либо легко воспламеняющихся частей интерьера. Если живете в квартире, заряжайте на балконе/лоджии, а лучше вообще в кастрюле. Если в частном доме, то где-нибудь на бетонном полу или в стороне от дома.

Не помешает приобрести порошковый или углекислотный огнетушитель, другими тушить такого типа аккумуляторы нельзя!

Поверьте, такие меры максимально оправданы, когда на кону стоит сохранность вашего имущества и ничего смешного в том, что вы будете заряжать аккумуляторы в кастрюле!

Как хранить LiPo аккумуляторы

Это важный момент, на который следует обратить пристальное внимание. Если просто зарядить LiPo аккумулятор до конца и не использовать его — он стремительно начнет терять емкость и вскоре придет в негодность. Если раздрядить и тоже не использовать — тоже придет в негодность, причем это произойдет в течение 1-2 месяцев. Нужна золотая середина.

В зарядном устройстве IMAX B6 mini (я пользуюсь таким, оригиналом, поэтому все на этом примере) есть специальный режим STORAGE, то есть, хранение. В этом режиме каждая секция заряжается или разряжается до 3.85V. При таком напряжении в аккумуляторе все химические процессы происходят на минимальном уровне, в следствии чего, аккумулятор прослужит намного дольше.

После того, как вы переведете аккумуляторы в режим хранения, положите их в холодильник, при низкой температуре процессы замедлятся еще больше. Я храню в холодильнике и полностью заряженные аккумуляторы, но при условии, что использую их в течение 1-2 дня.

Как определить состояние аккумулятора

Как понять, что аккумулятор пора менять и он потерял значительную часть емкости? Считается, что даже если не использовать аккумулятор и держать его в режиме хранения, за год он будет терять минимум 10% емкости. Чтобы точно знать текущее состояние, нужно измерить внутреннее сопротивление секций. Такая функция есть в любом «умном» зарядном устройстве. Подробнее как измерить, читайте по ссылке ниже.

Хорошее состоянии — сопротивление менее 10. Плохое — более 20 миллиом.

Что делать, если нужно выкинуть аккумулятор

Подготовка аккумулятора к полету, есть ли у LiPo эффект «памяти»?

Никакой подготовки делать не нужно, зарядили и полетели. У LiPo нет «памяти» и не нужно делать цикл разряд-заряд, можно дозаряжать и доразряжать, ничего ему не будет.

Обзорно-познавательный сайт

lipo 60c что значит

Литий-полимерный (LiPo) аккумулятор

Литий-полимерный аккумулятор (LiPo)

Виды литий-полимерных аккумуляторов

Схема контроля и защиты аккумуляторной батареи