Jeśli jesteś właścicielem tej strony, możesz wyłączyć reklamę poniżej zmieniając pakiet na PRO lub VIP w panelu naszego hostingu już od 4zł!

Baterie LiPo stosowane w łódkach do wywozu zanęty.

Od pewnego czasu na rynku pojawiły się baterie LiPo nazywane również Li-Poly a także Litowo-polimerowymi. Różnią się one znacznie od dotychczas stosowanych w łódkach do wywozu zanęty baterii żelowych.

bateria-lipo-pakiet
Bateria LiPo Zippy 5000 mAh

bateria-zelowa
Bateria żelowa 6V,12 Ah

bateria-lipo-bateria-zelowa
Bateria żelowa 12Ah, LiPo Zippy 5000mAh, LiPo 2200mAh

Na sam początek chciałbym opisać budowę tych baterii i definicje które musimy znać aby bezpiecznie z nich korzystać a następnie podać wady i zalety baterii LiPo.

Zasadniczo baterie LiPo dzielimy na dwie grupy:


*LiPo do urządzeń codziennego użytku takie jak baterie w laptopach, telefonach, MP3, I Pod, MDA itp.


*LiPo do urządzeń modelarskich, robotów, łódek itp.


Pewnie zadajecie sobie pytanie czym się różnią obie grupy LiPo. Już wam odpowiadam, różnią się one prądem rozładowania. Dla pierwszej grupy LiPoli są to prądy rzędu 1,5 - 3A, natomiast sam czas ładowania i rozładowania jest stosunkowo długi w porównaniu do drugiej grupy, gdzie prądy w modelach latających sięgają nawet 100A, a czas rozładowania jest błyskawiczny. Podczas takiego szybkiego rozładowania akumulatorów występują wysokie temperatury sięgające 40 - 70 stopni Celsjusza. Jest to nie do przyjęcia w urządzeniach osobistych, jednak w modelach latających jest to często spotykane i dopuszczlne zjawisko. W naszych łódkach zanętowych nie stosuję się tak wielu silników jak np. w dronach, więc nie musimy się obawiać o zbyt wysokie prądy i temperatury.

bateria-lipo-w-dronie
Dron zasilany akumulatorem LiPolowym, źródło:www.rc-lipol.pl

KUPUJĄC AKUMULATOR TYPU LIPO NA PEWNO SPOTKAMY SIĘ Z POJĘCIAMI, O KTÓRYCH PRAWDOPODOBNIE WCZEŚNIEJ NIE SŁYSZELIŚMY KORZYSTAJĄC Z BATERII ŻELOWYCH.


OGNIWO (CELL)


Pojedyńczy akumulatorek z dwoma wyprowadzeniami.

bateria-lipo-ogniwo-cela
Pojedyńcze ogniwa baterii LiPolowych, źródło:www.rc-lipol.pl

bateria-lipo-ogniwo-cela
Budowa ogniwa baterii LiPo, źródło:www.forbot.pl


PAKIET


Jeden pakiet może składać się z co najmniej dwóch ogniw, a czasami posiada ich nawet 10.

bateria-lipo-pakiet
Pakiet LiPo Zippy 5000mAh

Jeden pakiet może się składać z wielu ogniw połączonych zarówno równolegle jak i szeregowo. Na każdej baterii widnieją oznaczenia, które opisują dany pakiet.

bateria-lipo-oznaczenia
Oznaczenia pakietu LiPo Zippy 5000mAh


POJEMNOŚĆ


Podawana w mAh lub w dużych akumulatorach w Ah (1Ah=1000mAh).


WYDAJNOŚĆ PRĄDOWA (C)


Baterie LiPolowe wyróżniają się dużą wydajnością prądową. Na tego typu akumulatorach najczęściej jest podawana wydajność prądowa stała (Discharge Constante), jednak w specyfikacji technicznej możemy znaleźć dwie wartości:

Discharge Constante - Oznacza ona prąd jaki będzie pobierany przy stałym obciążeniu silników.

Discharge Burst - Oznacza maksymalne natężenie prądu jaki można pobrać z akumulatora. Najczęściej w tego typu akumulatorach spotyka się wartości 20C, 25C, 30C. Oznacza to, że można pobrać z akumulatora prąd 20, 25, 30 razy większy od pojemności (mAh) danego akumulatora. W przypadku akumulatora 5000 mAh mającym wydajność prądową (Discharge Burst) 30C możemy uzyskać prąd 5000 mAh*30C=150000mAh=150Ah. Należy pamiętać, że jest to maksymalny prąd chwilowy jaki możemy pobrać z akumulatora.


MAKSYMALNY PRĄD ŁADOWANIA (C)


Jest to chyba najważniejszy parametr podczas użytkowania akumulatora, a już na pewno podczas ładowania. Więcej szczegółów poniżej w dziale

ŁADOWANIE AKUMULATORÓW LIPOLOWYCH


ILOŚĆ OGNIW


Ogniwa połączone równolegle są oznaczane literą P, natomiast ogniwa połączone szeregowo są oznaczane literą S.

Jeśli np. posiadamy akumulator LiPo na którym widnieje napis 3S to oznacza, że w tym pakiecie znajdują się trzy ogniwa połączone szeregowo. Aby wyliczyć napięcie minimalne i maksymalne całego pakietu należy pomnożyć wartość jednego ogniwa przez ilość ogniw.

Minimalna wartość ogniwa = 3,7V

Maksymalna wartość ogniwa = 4,2V

W naszym przypadku Min. napięcie (U) pakietu 3,7V * 3 szt =11,1V

Max napięcie (U) pakietu 4,2V * 3 szt = 12,6V

Jeżeli nasz pakiet będzie miał oznaczenie 1S2P, czyli 2 ogniwa połączone równolegle, to wtedy napięcie znamionowe będzie wynosić 3,7V a max 4,2V

bateria-lipo-zlacze-balansera-JST-XH
Bateria LiPo 1S2P, źródło: epheli.pl


Jeżeli nasz pakiet ma oznaczenie 3S1P to znaczy, że nasza bateria składa się z jednego rzędu, 3 ogniw połączonych szeregowo. A jego napięcie znamionowe będzie wynosiło 11,1V a max 12,6V

bateria-lipo-zlacze-balansera-JST-XH
Bateria LiPo 3S1P, źródło: epheli.pl


Jeżeli nasz pakiet ma oznaczenie 3S2P to znaczy, że nasza bateria składa się z 3 ogniw połączonych szeregowo a do każdego ogniwa jest podpięte drugie ogniwo równolegle. A w takim przypadku, aby wyliczyć napięcie należy policzyć wartość dla ogniw szeregowych. W tym przypadku napięcie znamionowe będzie wynosiło 11,1V a max 12,6V

bateria-lipo-zlacze-balansera-JST-XH
Bateria LiPo 3S2P, źródło: epheli.pl

Pewnie zadejecie sobie pytanie czym się różni pakiet 3S1P od pakietu 3S2P skoro mają takie samo napięcie. Owszem oba pakiety mają takie same napięcie znamionowe lecz różnią się pojamnościami (mAh). W pierwszym pakiecie znajdują się tylko 3 ogniwa połączone szeregowo natomiast w drugim pakiecie znajduje się aż 6 ogniw. Łączenie równoległe ogniw skutkuje zwiększeniem wydajności prądowej (C) oraz pojemności pakietu (mAh). Łączenie ogniw szeregowo powoduję zwiększenie napięcia (U).

ŁADOWANIE AKUMULATORÓW LIPO


ŁADOWARKI MIKROPROCESOROWE


ladowarka-mikroprocesorowa-do-baterii-lipo
Ładowarka mikroprocesorowa GPX Extreme do baterii LiPo

Do ładowania baterii lipo zaleca się stosować ładowarkę mikroprocesorową, która ma możliwość dostosowania odpowiedniego prądu ładowania dla danego pakietu. Ładowarki tego typu posiadają szereg zabezpieczeń uniemożliwiających uszkodzenie baterii. Jednym z nich jest maksymalny czas ładowania, który można indywidualnie ustawić. Ładowarka po upływie tego czasu kończy proces ładowania. Jeśli ustawiony czas będzie za krótki, ładowarka zakończy ładowanie przed pełnym naładowaniem pakietu. Przy zakupie ładowarki warto sprawdzić czy nie należy zwiększyć czasu ładowania. W większości ładowarek ten czas jest ustawiony na 120 min.

Kolejnym zabezpieczeniem jest blokada, która uniemożliwia przeładowanie baterii powyżej napięcia maksymalnego. Najważniejszą fukcją tego typu ładowarek jest możliwość ładowania baterii za pomocą tzw. balansera. Czynność ta pozwala na ładowanie każdej celi do identycznej wartości. Niestety tego typu ładowarki są jednymi z najdroższych a ich ceny zaczynają się od 120 zł. Dużym plusem tych ładowarek jest fakt, że można za jej pomocą naładować zarówno baterie LiPo, jak i baterie PB, NiMH oraz NiCD.

Warto zaznaczyć, że większość producentów sprzedaje takie ładowarki bez zasilacza. Musimy go zakupić we własnym zakresie. Aby dobrać odpowiedni zasilacz należy spojrzeć na tabliczkę znamionową ładowarki lub zajrzeć do instrukcji gdzie parametry na pewno będą podane. Z reguły wymagany jest zasilacz o napięciu 11-17V i natężeniu do 5A. Jednak jeśli chcemy swoje pakiety ładować szybko używając przy tym dużych prądów, wtedy musimy zainwestować w porządny zasilacz. Jeśli zasilacz będzie miał za niską wydajność prądową, ładowarka poinformuje nas o tym komunikatem INPUT VOLTAGE.

Istnieje również możliwość wykorzystania zamiast zasilacza:

- dużego akumulatora żelowego,

- zwykłego akumulatora samochodowego o dużych prądach,

- zasilacza do laptopów

- można także przerobić zasilacz od komputera ATX.


BALANSER


W każdej baterii LiPo wystawają dwa grube przewody czarny(-) i czerwony(+), na których można dokonać pomiaru napięcia całego pakietu (np. za pomocą miernika uniwersalnego).

Oprócz grubych przewodów można zauważyć także kilka drobniejszych, zakończonych plastikową kostką (JST-XH).

bateria-lipo-zlacze-balansera-JST-XH
Złącze balansera baterii LiPo

Nazywamy je przewodami balansera, które są podłączone bespośrednio do każdej z cell naszego pakietu, dzięki czemu możemy sprawdzić napięcie na poszczególnym ogniwie (celi). Wartość napięcia na wszystkich ogniwach zawsze powinna być taka sama. Ilość przewodów balansera jest zależna od ilości ogniw w pakiecie. Można powiedzieć, że kostka balansera ma tyle przewodów (pinów) ile w pakiecie jest cell połączonych szeregowo + 1. Dla przykładu pakiet 3S2P będzie posiadał 4 przewody (piny) balansera.

JAKIM PRĄDEM ŁADOWAĆ BATERIĘ LIPO?

Do dobrania odpowiedniego prądu ładowania naszych baterii będzie nam potrzebna informacja od producenta pakietu o maksymalnym prądzie ładowania (MAX CHARGE RATE). Wartość ta mówi nam o tym jakiej wartości nie powinniśmy przekraczać podczas ładowania LiPo. Oczywistą rzeczą jest, że czym większy prąd ładowania, tym krótszy czas ładowania. Jednak zabrania się przekraczania wartości podanych przez producenta pod groźbą wybuchu akumulatora. Na wielu forach zaleca się stosowanie prądu 1C jeśli nie wiemy jaki jest MAX CHARGE RATE lub nie możemy go znaleźć . Często producenci baterii pozwalają nam na ładowanie akumulatora prądem 2C. Istnieją akumulatory z dużą ilością ogniw, które można ładować nawet prądem 6C jednak w łódkach ich się nie stosuje. Dlatego załóżmy że nie znaleźliśmy tej informacji i bezpieczny prąd ładowania dla naszego LiPola przyjmujemy jako 1C.

Dla przykładu:

Bateria:

1300mAh = 1,3A

2200mAh = 2,2A

5000mAh = 5A

Jeśli jednak w specyfikacji technicznej baterii producent podał MAX CHARGE RATE jako 2C, a nam zależy na szybkim naładowaniu baterii, wtedy dla przykładu na tych samych bateriach prąd ładowania będzie wynosił:

Bateria:

1300mAh = 2,6A

2200mAh = 4,2A

5000mAh = 10A

Jednak jeśli nam się nie śpieszy stosujmy ten pierwszy bezpieczniejszy prąd ładowania 1C. Dobrym argumentem do stosowania prądu 1C jest fakt, że ładowanie akumulatorów większym prądem co prawda skraca czas ładowania, ale także skraca żywotność naszego lipola. Nigdy nie należy zostawiać baterii bez opieki podczas ładowania.

ZAGROŻENIA

Baterie lipolowe należy odpowiednio użytkować, w przeciwnym razie może dojść do uszkodzenia pakietu w najlepszym przypadku, a w najgorszym nawet do samozapłonu lub wybuchu. Baterie tego typu powinny być odpowiednio transportowane, ponieważ uszkodzenie mechanicze, przedziurawienie lub zwarcie może spowodować nieodwracalne skutki. Warto transportować je w plastikowych twardych i odpornych na uszkodzenia pojemnikach.

Dla niedowiarków film z uszkodzonymi bateriami LiPo w roli głównej.

JEDNYM Z NIEPOŻĄDANYCH CZYNNIKÓW JEST:


ROZBALANSOWANIE OGNIW


Zjawisko to polega na różnicy napięć na poszczególnych celach. Jak już wcześniej pisałem każda cela powinna mieć takie samo napięcie. Postaram się to zobrazować aby każdy zrozumiał. Mamy pakiet 3S1P z rozbalansowanymi celami, który ma na wyjściu 11,5V. Nie sprawdzając napięcia na każdej celi możemy założyć, że jest ok i zaczynamy z niego korzystać. Jednak okazuje się że jedna z cell ma zaniżoną wartość. Pierwsza cela ma 3,5V a druga i trzecia po 4V. Wkładamy akumulator do łódki i zaczynamy pływać. Wszystkie cele rozładowują się równomiernie, z czym pierwsza cela rozładuje się najszybciej do wartości krytycznej po przekroczeniu której wartość napięcia gwałtownie spada. Jeśli w porę tego nie zauważymy to jej wartość spadnie poniżej 3V, a wtedy w baterii dojdzie do nieodwracalnych zmian chemicznych i nie będzię się ona nadawała do użytku. Dobrym sposobem aby zapobiec takiemu zjawisku jest zainwestowanie w miernik uniwersalny.

miernik-uniwersalny-do-pomiarów-baterii-LiPo
Miernik uniwersalny do diagnozowania pakietu

Przy jego użyciu możemy na bieżąco monitorować napięcia zarówno na pakiecie jak i na poszczególnych ogniwach, unikając rozczarowania. Pomiarów warto dokonywać przed i po pełnym ładowaniu jak również przed podłączeniem do modelu pakietu oraz po zakończonym pływaniu.

bateria-lipo-monitor-napiecia
Monitor napięcia wskazujący napięcie na jednym z ogniw

bateria-lipo-monitor-napiecia
Podłączenie monitora napięcia do baterii LiPo

bateria-lipo-monitor-napiecia
Monitor napięcia wskazujący napięcie na pakiecie

Innym sposobem mniej skutecznym jest zainwestowanie w monitor napięcia, który podpina się do baterii podczas pływania. Jeśli napięcie na baterii przekroczy minimalną wartość monitor poinformuję nas o tym głośnym piszczeniem. Monitory tego typu często przekłamują, ponieważ w dużych modelach które posiadają spore silniki mamy do czynienia z dużymi spadkami napięcia. Podczas pracy silników napięcie spada np. do 2,7V co powoduje załączenie monitora, lecz gdy silniki zostają wyłączone napięcie wraca do normy.


SPUCHNIĘTY PAKIET


bateria-lipo-spuchniety-pakiet
Spuchnięte akumulatory LiPo, źródło:4smigla.pl

Spuchnięty pakiet jest powodem do przyjrzenia się akumulatorowi, często świadczy o złym przechowywaniu pakietu lub uszkodzeniu mechanicznemu. Zdarza się że po naciśnięciu baterii słychać dziwny dźwięk podobny do przelewania się cieczy. Należy wtedy wymienić pakiet.


SPADEK OSIĄGÓW AKUMULATORA


Gdy często używany danej baterii możemy zauważyć różnicę w czasie pływania czy utrate mocy. Są to pierwsze objawy zużywania się pakietu.


NADZÓR LIPO PODCZAS ŁADOWANIA


Podczas ładowania akumulatorów LiPolowych nigdy nie należy pozostawiać ich bez nadzoru.

Co prawda ładowarki mikroprocesorowe mają szereg zabezpieczeń lecz większość z nich jest produkowanych w Chinach :) i może się zdarzyć że 1 na 100 ładowarek przeładuję baterię i będzie BUUUUM.


ZWARCIA PRZEWODÓW ZASILAJĄCYCH


bateria-lipo-zlacze-konektor-XT-60
Konektor XT-60 w baterii LiPo. Lewa strona-wtyk, prawa-gniazdo

bateria-lipo-zlacze-konektor-XT-60
Konektor XT-60 w baterii LiPo

bateria-lipo-zlacze-konektor-XT-60
Konektor XT-60 w baterii LiPo

Dobrym sposobem na uniknięcie tego typu pomyłek jest zastosowanie przy baterii konektorów XT-60, które uniemożliwiają swoim kształtem błędne połączenie (+) z (-). Przy ewentualnej wymianie złącz akumulatora pamiętajmy aby nie odcinać ucinaczkami obu przewodów baterii jednocześnie !!!


ŁADOWANIE CIEPŁYCH LIPO


Baterii LiPolowych nie powinno się ładować gdy są ciepłe, lepiej poczekać aż ostygną. To zjawisko rzadko występuje w łódkach zdalnie sterowanych, lecz w dronach gdzie mamy do czynienia z dużymi prądami jest to częste zjawisko.


UNIKANIE NISKICH TEMPERATUR


Niska temperatura naszego akumulatora lipolowego może powodować utratę wydajności. Najbardziej optymalna temperatura dla tego typu baterii to około 20 stopni Celsjusza. Przy tej temperaturze LiPole zachowują największą sprawność. Jeśli planujemy zasiadkę w chłodne dni warto zadbać o to aby akumulatorów nie zostawiać na zimnie a przed wywózką ogrzać je np. w kieszeni spodni.

PROCES ŁADOWANIA I ROZŁADOWANIA BATERII LIPO NA WYKRESIE

Ładowanie baterii LiPolowych za pomocą ładowarki mikroprocesorowej wygląda następująco. W pierszej fazie ładowania natężenie prądu jest stałe a napięcie na baterii rośnie aż do osiągnięcia poziomu 4,2V na ogniwo. Następnie napięcie pozostaje na tym poziomie do końca ładowania, jednak natężenie prądu stopniowo maleje aż osiągnie wartość bliską 0V. Ładowarka powiadomi nas o pełnym naładowaniu pakietu głośnym piszczeniem. Poniższy wykres dobrze ilustruję proces ładowania baterii LiPolowych

charakterystyka-ladowania-baterii-lipo-wykres
Charakterystyka ładowania baterii LiPo wykres, źródło: yokenergy.com

Bardzo ważną rzeczą o której warto wiedzieć to fakt, że baterie LiPo rozładowują się zupełnie inaczej niż baterie żelowe. W bateriach żelowych mamy do czynienia z rozładowaniem się liniowym natomiast w akumulatorach LiPolowych z nieliniowym. Co to oznacza ?

Łódka z akumulatorem żelowym gdy akumulator jest na wyczerpaniu płynie coraz wolniej aż w końcu ledwo płynie. Jednak ten proces trwa stosunkowo długo i z reguły udaje się nam dopłynąć do brzegu lub zawrócić jeśli uważamy że bateria nie da rady.

W LiPolach ten proces wygląda zupełnie inaczej. Baterie te w okolicach napięcia znamionowego (11,1V) pracują najdłużej. Dzięki temu nasza łódka pływa prawie przez cały czas z tą samą szybkością. Jednak gdy wartość napięcia spadnie poniżej 10,2V (3,4V na ogniwo) wtedy rozładowanie baterii jest bardzo gwałtowne i możemy nie dopłynąć do brzegu. Próbując na siłę uratować łódkę możemy akumulator rozładować poniżej krytycznej wartości 3V na ogniwo i prawdopodobnie baterię będziemy mogli już tylko wyrzucić.

charakterystyka-rozładowania-baterii-lipo-wykres
Charakterystyka rozładowania baterii LiPo wykres, źródło: yokenergy.com

Aby uniknąć takich sytuacji pamiętajmy o zastosowaniu monitora napięcia, który poinformuje nas o zbliżającej się wartości granicznej napięcia baterii.

Każda bateria, nawet najlepiej użytkowana w końcu straci swoją sprawność. Po pewnym czasie LiPole tracą swoją pojemność na skutek ich użytkowania oraz ładowania. Po około 100 cyklach ładowania pojemność baterii będzie się wahała na poziomie 95% pojemności znamionowej. Po przekroczeniu 300 cykli będzie to około 90% a po 600 cyklach spadnie poniżej 85%.

charakterystyka-żywotności-baterii-lipo-wykres
Charakterystyka żywotności baterii LiPo wykres, źródło: yokenergy.com

Nie mamy wpływu na rozładowanie się naszych baterii, jednak mamy kontrolę nad tym jak bateria jest ładowana. To jest jedyny moment kiedy możemy zadbać o naszego LiPola. Mam tu na myśli ładowanie baterii za pomocą ładowarki mikroprocesorowej z balanserem oraz używanie niskich prądów podczas ładowania. Dodatkowo podczas transportu warto zabezpieczyć LiPola przed uszkodzeniami mechanicznymi. Diagnoza napięć na ogniwach za pomocą miernika przed ładowaniem i po nim też nie zaszkodzi a może nas uchronić przed utratą łódki czy baterii.

JAK PRZYGOTOWAĆ BATERIĘ LIPO DO DŁUŻSZEJ PRZERWY W UŻYTKOWANIU

Bardzo ważną rzeczą o której jeszcze nie pisałem jest przechowywanie baterii LiPo jeśli nie mamy zamiaru z nich korzystać np. przez okres zimy. Producenci zalecają trzymać akumulatory w suchym i zacienionym miejscu, ale to nie wszystko. Aby nasz pakiet wiosną był sprawny w 100% powinniśmy zadbać o to aby przed tak długą przerwą napięcia na ogniwach były na poziomie 3,7V-3,9V. W ładowarkach mikroprocesorowych jest specjalny tryb, który umożliwia rozładowanie baterii do takiego stanu. W mojej ładowarce nazywa się STORAGE.

Gdy chcę przygotować pakiety do dłuższego leżakowania wybieram ten program ustawiam natężenie prądu 1A i czekam aż ładowarka zakomunikuje koniec procesu. Po zakończeniu sprawdzam miernikiem czy rzeczywiście ogniwa są naładowane do porządanej wartości. Pakiet naładowany na full i odłożony na dłuższy czas może spuchnąć.

ZALETY BATERII LIPO

- MAŁA WAGA

- DUŻA WYDAJNOŚĆ PRĄDOWA

- BRAK EFEKTU PAMIĘCI

- MAŁE WYMIARY

- DUŻE POJEMNOŚCI PRZY MAŁYCH WYMIARACH

- POSIADAJĄ MOŻLIWOŚĆ SZYBKIEGO ROZŁADOWANIA

WADY BATERII LIPO

- PODATNOŚĆ NA USZKODZENIA (WRAŻLIWA CHEMIA WEWNĄTRZ BATERII MOŻE DOPROWADZIĆ DO POŻARU)

- CENA

- OBECNOŚĆ PODCZAS PROCESU ŁADOWANIA

- NIELINIOWA CHARAKTERYSTYKA ROZŁADOWANIA