Jakiej baterii używa twój dron? To najprawdopodobniej akumulator LiPo. Baterie te są najczęściej używane w zabawkach, dronach, RC, a nawet modelach samolotów i pociągów. Dlaczego ten typ baterii jest najczęstszym wyborem?
Baterie Lipo to najlepsza rzecz, jaka kiedykolwiek przydarzyła się społeczności dronów i innym społecznościom zabawek i hobbystów ze względu na ich mniejszy rozmiar i większą pojemność. Te cechy są niezbędne przy dłuższych lotach. Stanowią jednak potencjalne zagrożenie pożarowe, jeśli nie są odpowiednio obsługiwane.
Ważne jest, aby znać tajniki akumulatorów dronów, aby jak najlepiej je wykorzystać, więc omówię wszystko, co musisz wiedzieć o akumulatorach LiPo, w tym o tym, jak je bezpiecznie przechowywać i utylizować, jeśli się dostaną. uszkodzony.
Co to jest bateria LiPo?
LiPo to skrót od Lithium Polymer lub Lithium-ion Polymer, czyli akumulatory wykonane z elektrolitów polimerowych. Mówiąc prościej, zamiast płynnej formy elektrolitu, baterie LiPo wykorzystują polimer, który jest bardziej „arkuszem”, który przechowuje ładunek i przekazuje moc do urządzenia, gdy jest to konieczne.
Akumulatory LiPo mają miękką obudowę, w przeciwieństwie do akumulatorów jonowych, które mają twardą powłokę. Polimer i możliwość zamknięcia go w miękkiej osłonie sprawiają, że te baterie są odpowiednie dla RC, ponieważ można je formować w różne kształty, w przeciwieństwie do twardych skorup.
Przyjrzyjmy się teraz niektórym z głównych koncepcji składających się na akumulator LiPo. W całym artykule będę odnosić się do poniższego obrazu.
Napięcie (napięcie nominalne)
Napięcie nominalne to „nazwane” napięcie lub napięcie akumulatora w stanie spoczynku. Nie należy go mylić z napięciem znamionowym lub napięciem roboczym. Na przykład, nominalne napięcie większości akumulatorów LiPo wynosi 3,7 V, ale po pełnym naładowaniu akumulatory LiPo mają napięcie 4,2. A kiedy rozładowujesz je do minimum, powinny mieć napięcie 3.0.
To prowadzi nas do etykietowania. Znajdziesz większość baterii oznaczonych jako 2S, 3S, 4S lub 6S. Liczby te odnoszą się do liczby ogniw akumulatorów ułożonych szeregowo. Tak więc S oznacza serię.
Zauważysz, że na baterii znajduje się również liczba oznaczona literą C. Na powyższym obrazku mamy 50C. Ale to nie znaczy „Komórki”. Oznacza to ocenę rozładowania, którą omówię za minutę.
Aby uzyskać całkowite napięcie, dodajesz napięcie każdej komórki. Na przykład bateria 2S ma dwie komórki, więc całkowite napięcie wyniesie 7,4 V, baterie 3S jak na powyższym obrazku będą miały 11,1 V, 4S będą miały 14,8 itd…
Możesz spotkać starsze baterie oznaczone jako 2S2P, co oznacza, że są cztery ogniwa; 2 w układzie szeregowym i 2 w układzie równoległym. Ale takie baterie zostały wycofane i zastąpione nowszymi modelami.
Więc jakie jest znaczenie znajomości napięcia? Przekłada się to na szybkość, z jaką silnik może się obracać, co z kolei przekłada się na moc i prędkość drona. Być może natknąłeś się na quadkoptery z silnikami oznaczonymi jako kV. Na początku myślałem, a niektórzy użytkownicy też to zrobili, że kV oznacza kilowolty. Cóż, tak nie jest.
kV w rzeczywistości oznacza RPM (obroty na minutę) dla każdego wolta. Tak więc, jeśli quadkopter ma 3000 kV, musisz go pomnożyć przez napięcie akumulatora. Na przykład akumulator 2S wyprodukuje 22 200 obr./min. Im wyższe napięcie ma akumulator, tym szybciej obracają się silniki i tym większą moc będzie miał dron.
Pojemność
Aby zrozumieć pojemność, użyjmy analogii ze zwykłym zbiornikiem na wodę. Napięcie, które właśnie opisałem, to ciśnienie w zbiorniku. Mówiąc najprościej, im większe ciśnienie/siłę ma zbiornik, tym mocniej wyrzuca wodę. Teraz pojemność będzie ilością wody, jaką zbiornik może pomieścić w danym momencie. Tak więc, mówiąc o bateriach, oznacza to ilość ładunku, jaką może utrzymać, co przekłada się na to, jak długo może wytrzymać bateria.
Pojemność baterii jest mierzona w miliamperogodzinach (mAh). Nasza bateria powyżej ma 5200 mAh, ale znajdziesz niektóre baterie o pojemności nawet 12 000 mAh, a niektóre o pojemności poniżej 5000 mAh. Również 1000 mAh, zrób 1 Ah (amperogodziny).
Chociaż bateria o większej pojemności wydaje się dobrym pomysłem, ponieważ możesz dłużej używać drona, musisz również wziąć pod uwagę wpływ na ogólny system drona.
Po pierwsze, większa pojemność oznacza większą wagę, a większość dronów nie działa tak dobrze, gdy są zbyt ciężkie. Po drugie, jeśli silniki pracują zbyt długo bez chłodzenia, mogą się zapalić, a nawet uszkodzić cały dron.
Ocena rozładowania (C)
Znana również jako ocena „C”, ocena rozładowania to ilość ładunku/obciążenia, którą można stale rozładowywać z akumulatora bez jego uszkodzenia. Korzystanie z urządzenia pobierającego jednocześnie więcej energii może spowodować uszkodzenie baterii.
Teraz nasza bateria ma stopień rozładowania 50C, co oznacza, że pomnożysz 50 przez pojemność baterii w amperach.
Tak więc pojemność naszej baterii wynosi 5200 mAh. We wzmacniaczach to 5,2 Ah.
50*5,2 =260 A.
Dzięki temu możesz stale pobierać 260 A z tej baterii. To jest ciągła ocena.
Dostępna jest również ocena serii, która jest najwyższą wartością ładunku, jaką możesz wyciągnąć w 10-sekundowych seriach. Nasza bateria powyżej ma szybkość wybuchu 100C, co oznacza, że może czasami wytrzymać podmuchy 520A. Może to mieć miejsce podczas przyspieszania drona i najczęściej będzie to więcej niż ocena ciągła.
Kupując dodatkowe baterie, upewnij się, że wiesz, jakiego poboru mocy potrzebuje dron i do czego będziesz go używać. Drony wyścigowe mogą wymagać baterii o wyższym współczynniku rozładowania.
Opór wewnętrzny
Chociaż opór wewnętrzny nie jest częścią konstrukcji baterii, należy o tym wspomnieć. Posługując się analogią ze zbiornikiem na wodę, najlepiej wytłumaczyć opór za pomocą węża. Wąż ma umożliwiać płynny przepływ wody. Ale jeśli w wężu jest załamanie, ogranicza to płynność wody — im większe lub głębsze załamanie, tym mniejszy przepływ wody.
To samo dotyczy akumulatorów LiPo i wszelkiej innej elektroniki. Im wyższy opór, tym mniej ładunku dociera do krytycznych elementów drona. Powodem, dla którego nie mogą wskazać oporu, jest to, że narasta on z czasem.
Im więcej używasz baterii, pozostałości znanej jako Li Osadza się O (tlenek litu), zwiększając opór wewnętrzny do punktu, w którym bateria staje się bezużyteczna. Kiedy energia nie może dotrzeć do wymaganych komponentów, jest zamieniana na ciepło. Ciepło prowadzi następnie do większej akumulacji tlenu w akumulatorach i tlenku litu, co powoduje ich pęcznienie. W momencie, gdy zauważysz, że bateria puchnie, powinieneś przestać jej używać.
Używanie spuchniętej baterii generuje jeszcze więcej ciepła i zachodzi proces znany jako Thermal Runaway. W końcu nagromadzony tlenek litu, tlen, ciepło i wilgotność łączą się i eksplodują w ogniu.
Standardowy pomiar rezystancji to omy (Ω).
1 miliom (mΩ) =1 om.
Niezbędne jest ciągłe sprawdzanie poziomu oporu baterii, aby upewnić się, że nadal nadają się do użytku. Większość zaawansowanych ładowarek może pomóc zmierzyć rezystancję wewnętrzną pojedynczego ogniwa lub wszystkich ogniw razem.
Ogólnie rzecz biorąc, bezpiecznie jest używać baterii o rezystancji od 0 do 12 omów. Cokolwiek więcej oznacza, że powinieneś rozważyć wymianę baterii.
Dlaczego drony używają baterii LiPo?
Akumulatory LiPo mają wiele zalet dla branży dronów, ponieważ są małe i mogą przenosić dużo ładunku w jednej komórce (od 3,7 V do 4,2 V). Dzięki temu możliwe jest zbudowanie akumulatora o dużej pojemności lub wysokiego napięcia do różnych zastosowań bez zbytniego obciążania drona.
Jak naładować akumulator LiPo?
Baterie LiPo są dość wrażliwe. Nie możesz używać z nimi dowolnej ładowarki. Przeładowanie ich może doprowadzić do uszkodzenia, a nawet pożaru. W przeciwieństwie do innych akumulatorów, akumulatory LiPo wykorzystują system CC/CV, co oznacza stałe ładowanie/stałe napięcie.
Jak wspomniano wcześniej, mogą utrzymać maksymalnie 4,2 V. Tak więc, gdy bateria ma 4,2 V na każdym ładowaniu, utrzymuje to napięcie, zamiast nieprzerwanie wysyłać impulsy prądowe.
Ładowarka
Baterie LiPo używają tak zwanych ładowarek balansujących. Są to ładunki, które zapewniają, że każda komórka w akumulatorze jest wystarczająco naładowana. Równoważenie ładowarek lub ładowarek z wbudowanym równoważeniem może być dość drogie, ale są tego warte, jeśli chcesz, aby Twoja bateria działała dłużej. Poza tym bateria o niezrównoważonym naładowaniu (niektóre ogniwa z większym ładunkiem) zwiększa ryzyko uszkodzenia baterii, a nawet wywołania pożaru.
Prąd
Innym aspektem do rozważenia podczas ładowania akumulatora LiPo jest ilość prądu. Szybkie ładowarki są normą w niektórych urządzeniach, w których przesyłają duże ilości prądu (ampery), ładując w krótkim czasie dużą baterię. Nie da się tego zrobić z akumulatorem LiPo. Akumulatory LiPo są dostarczane z szybkością, z jaką można je ładować, podobnie jak szybkość rozładowania.
Teraz nasza bateria powyżej ma szybkość ładowania 2C. Tak jak obliczyliśmy szybkość rozładowania, mnożysz szybkość ładowania przez pojemność. W tym przypadku nasza bateria ma pojemność 5,2 Ah lub (5200 mAh).
5,2*2 =10,4 A.
Dlatego należy zawsze ładować tę baterię przy 10,4 amperach. Zawsze sprawdzaj baterię, aby określić odpowiednią szybkość ładowania. Możesz ładować z niższą stawką, np. 1C, ale nigdy nie przekraczaj zaleceń podanych na etykiecie baterii .
Złącza
I na koniec, upewnij się, że używana ładowarka ma złącze kompatybilne ze złączem baterii. Jak widać w naszej baterii powyżej, każda bateria Lipo ma dwa złącza. Żółta idzie (głównie XT-60) do drona, a białe wtyczki do ładowarki balansującej. Co najważniejsze, ponieważ mamy do czynienia z wysokim napięciem i natężeniem, przewody powinny być grube.
Ile baterii LiPo potrzebujesz do swojego drona?
Dwa do trzech baterii byłyby świetne do twojego drona. Chociaż można mieć więcej akumulatorów i latać przez długi czas, ryzykujesz uszkodzenie wirników, zwłaszcza gdy używasz ich zbyt długo, nie pozwalając im ostygnąć.
Jak przechowywać baterię LiPo
Akumulator LiPo nigdy nie powinien być przechowywany w stanie pełnego naładowania. Nie należy go również przechowywać przy napięciu poniżej 3,0 V. Może to spowodować ich całkowite uszkodzenie. Na przykład, jeśli przechowujesz je w pełni naładowane, baterie automatycznie się rozładowują i mogą mieć napięcie mniejsze niż 3 V.
Optymalne napięcie przechowywania wynosi 3,8 V. Zawsze sprawdzaj napięcie akumulatorów przed przechowywaniem. Na szczęście większość zaawansowanych ładowarek pozwala sprawdzić napięcie, więc ładuj je, jeśli są poniżej 3,0 V, i rozładowuj, jeśli napięcie przekracza 3,8 V.
Ponadto, aby zapobiec pożarom podczas przechowywania, zawsze przechowuj akumulatory LiPo w ognioodpornych torbach, takich jak ta na zdjęciu poniżej.
Inne miejsca do przechowywania, takie jak torby na amunicję lub sejfy na broń palną, będą nadal działać, o ile będą ognioodporne.
Jak podróżować z bateriami LiPo
Jeśli planujesz zabrać drona w podróż, możesz bezpiecznie zabrać ze sobą od 2 do 3 akumulatorów LiPo. Jednak akumulatory LiPo nie są dozwolone w kabinie ładunkowej, ponieważ stanowią zagrożenie pożarowe. Będziesz musiał nosić je z drugim bagażem podręcznym.
Przed zapakowaniem akumulatorów upewnij się, że nie są uszkodzone. Baterie możesz umieścić w ognioodpornej torbie lub pudełku do przenoszenia drona z przegródkami na baterie. Upewnij się również, że sprawdziłeś wytyczne linii lotniczej dotyczące przewożenia dronów i baterii.
Jak długo działają baterie LiPo?
Akumulatory LiPo są zaprojektowane na co najmniej 300 do 500 cykli, kiedy wszystko jest idealne. Oznacza to, że przechowuj je pod odpowiednim napięciem, przechowuj je w odpowiedniej temperaturze, unikaj nadmiernej wilgoci, unikaj ich przekłuwania i ładuj je za pomocą odpowiedniej ładowarki.
Jednak nie zawsze jest możliwe utrzymanie wszystkich tych warunków. Dlatego większość akumulatorów LiPo wynosi średnio od 150 do 250 cykli. Może to wynosić od 1 roku do 3 lat, w zależności od tego, jak często używasz drona.
Jak pozbyć się baterii LiPo
W pewnym momencie będziesz musiał wyrzucić baterię LiPo, co powinieneś zrobić bardzo ostrożnie. Dlatego. Jak wspomniano wcześniej, gromadzenie się tlenku litu i tlenu powoduje pęcznienie baterii. I wspomniałem, że dalsze użytkowanie może uszkodzić baterie i spowodować pożar.
Jednak nawet jeśli nie używasz baterii, może ona spowodować pożar, jeśli ją przebijesz. Proces Thermal Runaway może nadal występować, zwłaszcza jeśli bateria jest nadal naładowana.
UWAGA:Niektóre firmy oferują gwarancje na baterie. Sprawdź to przed wypróbowaniem któregokolwiek z poniższych procesów.
Niezależnie od tego, czy baterie są wyczerpane, czy spuchnięte, przed wyrzuceniem baterii LiPo wykonaj następujące czynności:
Zacznij od sprawdzenia napięcia. Idealne napięcie do utylizacji baterii powinno wynosić 0,0 V. Jeśli jest trochę naładowane, rozładuj ją, wykonując jeden z poniższych kroków.
Upewnij się, że są całkowicie rozładowane przed ich wyrzuceniem. Możesz to zrobić na kilka sposobów.
- Możesz użyć ładowarki równoważącej, aby je rozładować lub używać ich w dronie, dopóki nie zostaną naładowane. Ten ostatni proces jest ryzykowny, ponieważ możesz podpalić drona.
- Innym sposobem na uwolnienie go jest użycie kąpieli w słonej wodzie. Dodaj ciepłą wodę do tacy i nasyc ją solą, aż sól się nie rozpuści. Następnie zanurz baterie w słonej wodzie.
- Możesz go również opróżnić, podłączając go do światła LED, gdy akumulator jest zanurzony w piasku. Gdy dioda LED przygaśnie lub zgaśnie z powodu niskiego napięcia, odłącz ją i podłącz dodatni i ujemny przewód akumulatora, aby spowodować zwarcie.
Gdy upewnisz się, że nie jest naładowany, możesz wyrzucić go do zwykłego kosza na śmieci lub poszukaj lokalnych usług utylizacji baterii.
Środki ostrożności
Poniżej znajdują się pewne środki ostrożności i podsumowanie, jak przedłużyć żywotność baterii LiPo.
- Zawsze miej w pobliżu gaśnicę . Akumulatory LiPo nie radzą sobie dobrze w wysokich temperaturach i często powodują pożar. Chociaż gaśnica nie jest najlepsza w przypadku reakcji chemicznych, takich jak ta w akumulatorach LiPo, pomoże ją powstrzymać.
- Stale monitoruj swoje baterie podczas ładowania . Te baterie eksplodują po kilku sekundach niewłaściwej temperatury. Tak więc, jeśli zostawisz je i pójdziesz do sklepu lub pobiegać po okolicy, możesz wrócić i znaleźć cały swój dom w ogniu.
- Upewnij się, że miejsce przechowywania ma temperaturę pokojową. Jeszcze raz podkreślę, akumulatory LiPo i wysokie temperatury to zaprzysięgli wrogowie.
- Zawsze przechowuj baterie w suchym miejscu i upewnij się, że nie mają kontaktu z wodą, ponieważ woda ułatwia reakcje chemiczne powodujące pożar.
- Zawsze utrzymuj baterie w czystości . Za pomocą szczotki o miękkim włosiu wyczyść drona, złącza i komorę baterii drona.
- Zawsze utrzymuj napięcie w zakresie od 3,0 V do 4,2 V i przechowuj je na poziomie 3,7 V.
- Użyj wysokiej jakości ładowarki równoważącej.
- Unikaj używania metalowych przedmiotów, które mogą łączyć pozytyw i negatyw , powodując zwarcie. Może to mieć miejsce podczas używania szczypiec podczas procesu lutowania.
Wniosek
I masz to. Mam nadzieję, że omówiłem wszystko, co musisz wiedzieć o akumulatorach LiPo do dronów. Chociaż oferują więcej korzyści niż inne typy baterii, należy obchodzić się z nimi ostrożnie, aby zapobiec potencjalnym zagrożeniom.
Jak ustaliliśmy, utrzymuj je na odpowiednim napięciu, używaj odpowiedniej ładowarki, unikaj zbyt wysokich lub zbyt niskich temperatur, unikaj używania spęczniałych baterii, nigdy nie zostawiaj ich bez nadzoru i upewnij się, że baterie są rozładowane przed ich wyrzuceniem.
Chociaż powinieneś poważnie traktować ryzyko, te baterie nie są jednak czymś, co cię odstraszy. Prawidłowo obsługiwane, nigdy nie powinieneś mieć do czynienia z nagłym wypadkiem. I nie zapomnij dobrze się bawić podczas latania dronami.