Μπαταρίες #7

Συσσωρευτές Λιθίου


[ #1-Γενικά περί Ηλεκτρικών Στοιχείων ] - [ #2-Φόρτιση ]- [ #3-Φορτιστές ] - [ #4-Εκφόρτιση-Εκφορτιστές-Cyclers ] - [ #5-Συσ. Ni-Cd ] - [ #6-Συσ. Ni-MH ] - [ #8-Συσ. Μολύβδου ] - [ #9-Συχνές ερωτήσεις ] - [ #10-Τροφοδοσία συστημάτων Τ/Κ ]
Πρωτογενή στοιχεία με βάση το "λίθιο" υπάρχουν εδώ και πολλά χρόνια. Αυτά είναι μιάς χρήσης, και βρίσκουν εφαρμογή στην τροφοδοσία της μνήμης του πομπού, ή για την κίνηση πολύ μικρών ηλεκτροκινητήρων 1-2 Watt. Σχετικά πρόσφατα, όταν βελτιώθηκαν οι συσσωρευτές "λιθίου" οι αερομοντελιστές άρχισαν να τους χρησιμοποιούν ως πηγή κίνησης των ηλεκτροκινητήρων ή για την τροφοδοσία του δέκτη/σέρβο, σε αντικατάσταση των κλασσικών έως σήμερα στοιχείων Νικελίου Καδμίου, και Νικελίου Μετάλλου Υδριδίου. Υπάρχουν πολλοί τύποι στοιχείων που περιέχουν λίθιο. Εδώ θα ασχοληθούμε με τους τρείς τύπους δευτερογενών στοιχείων (επαναφορτιζόμενων), που χρησιμοποιούνται στον αερομοντελισμό.

στοιχεία ΛΙΘΙΟΥ ΜΕΤΑΛΛΟΥ (Li-Metal)

Είναι γνωστά και ως LiMnO4 . Εχουν πολύ καλή σχέση ενέργειας / βάρους, και η ονομαστική τους τάση είναι 3V.
Αυτά που γνωρίσαμε πριν μερικά χρόνια, είχαν μικρό χρόνο ζωής, ήθελαν φόρτιση με μικρό ρεύμα, και η εκφόρτισή τους δεν μπορούσε να ξεπεράσει τα 2
C.

στοιχεία ΛΙΘΙΟΥ-ΙΟΝΤΩΝ (Li-Io)

Το στοιχείο Λιθίου Ιόντων, έχει ένα θετικό ηλεκτρόδιο που περιέχει οξείδιο του λιθίου. Τα ιόντα του λιθίου μεταφέρονται κατά την φόρτιση ή την εκφόρτιση από το ένα στο άλλο ηλεκτρόδιο, μέσω ενός πορώδους διαχωριστικού φύλλου εμβαπτισμένου σε ηλεκτρολύτη. Tα στοιχεία Li-Io έχουν ονομαστική τάση 3,6 V.

Δεν μπορούν να εκφορτιστούν με ρεύμα μεγαλύτερο από 2C. Βρίσκουν εφαρμογή σε τροφοδοσία δέκτη/σέρβο.

Η φόρτιση των Li-Io γίνεται με ειδικό πρόγραμμα. Δεν κάνει να χρησιμοποιηθεί για την φόρτισή τους πρόγραμμα για Li-Po, γιατί το τελευταίο δίνει μεγαλύτερη τάση από την επιτρεπόμενη για τα Li-Io (ενώ επιτρέπεται το αντίστροφο).

 

στοιχεία ΛΙΘΙΟΥ-ΠΟΛΥΜΕΡΟΥΣ (Li-Po)

Σήμερα τα πλέον διαδεδομένα επαναφορτιζόμενα στοιχεία Λιθίου είναι τα επονομαζόμενα Λιθίου - Πολυμερούς. Αυτά στην πραγματικότητα είναι στοιχεία "Λιθίου Ιόντων Πολυμερούς", όμως συμπλέοντας με την παγκόσμια ορολογία, θα τα λέμε και εμείς "Λιθίου - Πολυμερούς" ή Li-Po. Και κάνουμε αυτή τη διευκρίνηση, γιατί υπάρχουν και αυθεντικά στοιχεία "Λιθίου Πολυμερούς" τα οποία όμως δεν μπορούν να αποδόσουν σε θερμοκρασίες κάτω από 60 βαθμούς κελσίου.

Στο στοιχείο Li-po, το πορώδες διαχωριστικό φύλλο έχει αντικατασταθεί από ένα φύλλο συμπαγούς πολυμερούς υλικού, που ναι μεν είναι μη αγώγιμο στον ηλεκτρισμό, αλλά επιτρέπει να περάσουν τα ιόντα.

Τα ηλεκτρόδιά τους είναι Λίθιο στην κάθοδο, και Γραφίτης (άνθρακας) στην άνοδο. Τα στοιχεία Li-Po έχουν ονομαστική τάση 3,7V. Η πρακτική περιοχή τάσης είναι από 4,2 Volts όταν είναι φρεσκοφορτισμένα, έως 3,3 Volts όταν εκφορτιστούν.

Πρόσφατα κυκλοφόρησαν και μπαταρίες Li-Po με ονομαστική τάση στοιχείου τα 3,8V με το χαρακτηριστικό HV (High Voltage).

Η εξωτερική διαφορά από τα στοιχεία Li-Ion είναι ότι περικλείονται σε μαλακό περίβλημα που λέγεται "φάκελλος". Αυτό το γεγονός τα κάνει να είναι πολύ ελαφριά συγκριτικά με όλα τα άλλα στοιχεία, και αποκλείει τον κίνδυνο έκρηξης, αφού δεν μπορεί να αναπτυχθεί μεγάλη πίεση στο εσωτερικό του, όχι όμως και τον κίνδυνο ανάφλεξης όπως θα δούμε στην συνέχεια. Η σχέση βάρους / χωρητικότητας και η ικανότητά τους να εκφορτίζονται με μεγάλες συγκριτικά εντάσεις, τα καθιστά καλή λύση για ένα ηλεκτροκίνητο μοντέλο.

χωρητικότητα

Η χωρητικότητα της μπαταρίας, παρέχεται «κατά δήλωση» του κατασκευαστή. Αλλά για την εξήγηση θα δεχθούμε ότι το δηλούμενο είναι και το πραγματικό. Για να μην καταστραφεί γρήγορα η μπαταρία, κάθε φορά που πετάμε, φροντίζουμε να μη ξεφορτιστεί περισσότερο από το 80% της ονομαστικής χωρητικότητάς της.

Αυτό ελέγχεται με χρονόμετρο ή με τηλεμετρία.

ενέργεια

Τις μπαταρίες τις ταξινομούμε και με την χωρητικότητά τους, όμως μπαταρία 3S/1500 mAh δεν είναι η ίδια με μπαταρία 2S/1500 mAh.

Για να είναι δυνατή η σύγκριση τέτοιων διαφορετικών μπαταριών, αναφερόμαστε στην ενέργεια της μπαταρίας.

χωρητικότητα * τάση = ενέργεια           Ah*V = (A*V)*h = W*h = βαττώρες (ενέργεια)

Παράδειγμα: μπαταρία 11,1V  με χωρητικότητα 1,5Ah έχει ενέργεια (11,1*1,5)=16,65Wh. Μπαταρία 7,4V, για να έχει την ίδια ενέργειά, πρέπει να έχει χωρητικότητα 2,25Ah (7,4*2,25=16,65Wh).

Και δεν είναι περίεργο ότι μπαταρίες της ίδιας σειράς, με την ίδια ενέργειά, έχουν σχεδόν το ίδιο βάρος.

συνδυασμός πολλών στοιχείων για σχηματισμό μπαταρίας

Οπως και στους άλλους τύπους στοιχείων, ενώνοντας στοιχεία (ίδιας χωρητικότητας) Li-Po σε σειρά, φτιάχνουμε μπαταρία με πολλαπλάσια τάση. Για παράδειγμα ενώ ένα στοιχείο έχει ονομαστική τάση 3,7V, ενώνοντας δύο σε σειρά παίρνουμε 7,4V, με τρία σε σειρά παίρνουμε 11,1 V, με τέσσερα σε σειρά παίρνουμε 14,8V κ.ο.κ. Η ένωση στοιχείων σε σειρά χαρακτηρίζεται με το γράμμα "S" (series),

Ενώνοντας περισσότερα στοιχεία παράλληλα (και πάλι υποχρεωτικά της ίδιας χωρητικότητας), παίρνουμε το άθροισμα της χωρητικότητας όλων αυτών των στοιχείων και το άθροισμα του μέγιστου ρεύματος εκφόρτισης κάθε στοιχείου. Η ένωση στοιχείων με παράλληλη σύνδεση χαρακτηρίζεται με το γράμμα "P" (parallel). Για παράδειγμα αν ένα στοιχείο ή μπαταρία μπορεί να εκφορτιστεί με ρεύμα 20Α, ενώνοντας δύο ίδια παράλληλα μπορούμε να πάρουμε ρεύμα 40Α, με τρία ίδια παράλληλα να πάρουμε ρεύμα 60Α, κ.ο.κ.

Ετσι μπορούμε να φτιάξουμε όποια μπαταρία θέλουμε ενώνοντας στοιχεία σε σειρά για την επίτευξη της επιθυμητής τάσης, και μετά ενώνοντας παράλληλα περισσότερα ίδια "πακέτα", για την επίτευξη της επιθυμητής χωρητικότητας, και της αντίστοιχης μέγιστης έντασης εκφόρτισης.

Διευκρινίζουμε, ότι τα ίδια χαρακτηριστικά μπαταρίας μπορούμε να πάρουμε ξεκινώντας πρώτα με στοιχεία σε παράλληλη σύνδεση, και μετά ενώνοντας περισσότερα από αυτά τα "πακέτα" σε σειρά.

παραδείγματα:

Εστω ότι έχουμε διάφορες μπαταρίες με πανομοιότυπα στοιχεία Li-Po χωρητικότητας 1500 mAh, που μπορούν να εκφορτιστούν με μέγιστο ρεύμα 30Α.

Η μπαταρία που χαρακτηρίζεται ως:

  • "2S1P" ή μόνο ως "2S" περιέχει 2 στοιχεία σε σειρά.

    Εχει τάση 2*3,7V = 7,4V και χωρητικότητα 1*1500mAh = 1500mAh. Το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης παραμένει στα 30Α.

  • "2S2P" περιέχει συνολικά 4 στοιχεία
    • σε δύο όμοια πακέτα (από δύο στοιχεία το καθένα σε σειρά), ενωμένα παράλληλα,
    • ή σε δύο όμοια πακέτα (από δύο στοιχεία το καθένα σε παραλληλία), ενωμένα σε σειρά.

      Εχει τάση 2*3,7V = 7,4V και χωρητικότητα 2*1500mAh = 3000mAh. Το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης είναι 2*30A = 60Α.

  • "3S2P" περιέχει συνολικά 6 στοιχεία
    • σε δύο όμοια πακέτα (από τρία στοιχεία το καθένα σε σειρά), ενωμένα παράλληλα
    • ή σε τρία όμοια πακέτα (από δύο στοιχεία το καθένα σε παραλληλία), ενωμένα σε σειρά.

      Εχει τάση 3*3,7V = 11,1V και χωρητικότητα 2*1500mAh = 3000mAh. Το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης είναι 2*30A = 60Α.

  • "3S3P" περιέχει συνολικά 9 στοιχεία
    • σε τρία όμοια πακέτα (από τρία στοιχεία το καθένα σε σειρά), ενωμένα παράλληλα.
    • ή σε τρία όμοια πακέτα (από τρία στοιχεία το καθένα σε παραλληλία), ενωμένα σε σειρά.

      Εχει τάση 3*3,7V = 11,1V και χωρητικότητα 3*1500mAh = 4500mAh. Το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης είναι 3*30A = 90Α.

Προσοχή: Η εργασία για την σύνδεση μεμονωμένων στοιχείων μεταξύ τους είτε σε σειρά, είτε παράλληλα, μέσω των γυμνών ακροδεκτών τους, εγκυμονεί κινδύνους βραχυκυκλώματος, που έχει σαν συνέπεια την ανάφλεξη του στοιχείου.

Οπως θα επαναλάβουμε και στη συνέχεια, συμφέρει τα πακέτα των S να είναι ανεξάρτητα από την συνδεσμολογία τους σε  P, οπότε η σύνδεση μεταξύ τους γίνεται αφού φορτιστούν μεμονωμένα το καθένα.

φόρτιση

Οταν φεύγουν από το εργοστάσιο κατασκευής τους, οι Li-Po έχουν περίπου το 50% της χωρητικότητάς τους.

Τα στοιχεία Li-Po απαιτούν ειδικές παραμέτρους φόρτισης, που ΜΟΝΟ φορτιστές κατασκευασμένοι γι' αυτή την αποστολή (ή τα ειδικά προγράμματα Li-Po των σύνθετων φορτιστών) μπορούν να χρησιμοποιηθούν.

Η ασφαλέστερη τακτική είναι να ρυθμίζεις εσύ τις παραμέτρους φόρτισης στον φορτιστή (αριθμό στοιχείων και ρεύμα φόρτισης) και αυτός να ελέγχει αυτόματα τις παραμέτρους πριν αρχίσει την φόρτιση. Ο πλήρως αυτοματοποιημένος φορτιστής μπορεί να κάνει λάθος.

Η μέγιστη τάση φόρτισης ανά στοιχείο (σε σειρά) είναι 4,235V, και αυτό τα λέει όλα. Στην πράξη η τάση φόρτισης ορίζεται στα 4,2V ή στα 4,15V για περισσότερη ασφάλεια.

ρεύμα φόρτισης

Οι νέες γενεές Li-Po αναφέρουν και την δυνατότητα ρεύματος φόρτισης με “ένα άλλο αριθμό” δίπλα στο C. π.χ. 3C, 4C, 5C.

Δηλαδή «επιτρέπουν» να φορτίσεις μία μπαταρία με χωρητικότητα π.χ. 2Ah, με ρεύμα …έως 6Α ή …έως 8Α ή … έως 10Α. Κατ’ αρχάς δεν είναι σίγουρο ότι ο φορτιστής που έχει ο αερομοντελιστής έχει την δύναμη να παράσχει τόσο μεγάλη ενέργεια.

Η δική μας συμβουλή είναι να ΜΗ καταπονείται η μπαταρία με τόσο μεγάλο ρεύμα, και ο λόγος δεν είναι μόνον η διατήρηση της ζωής της, αλλά η αποφυγή του κινδύνου αστοχίας κατά την φόρτιση. Προτείνουμε να την φορτίζεις πάντα με 1C, π.χ. τα 2Ah με 2Α.

Εστω ότι ρυθμίζουμε ρεύμα φόρτισης το 1C.Tο ρεύμα θα είναι αρχικά για μία εντελώς αφόρτιστη μπαταρία το 1C, αλλά καθώς η μπαταρία φορτίζεται, μειώνεται βαθμηδόν, και προς το τέλος της φόρτισης η ένταση έχει πέσει στο 0,1-0,2C. Με αρχική ένταση το 1C η μπαταρία θα επανακτήσει το 90% της χωρητικότητάς της σε μία ώρα, ενώ το υπολειπόμενο 10% απαιτεί 45-50 ακόμη λεπτά.

Φορτίζοντας με ρεύμα μεγαλύτερο από το επιτρεπόμενο, δεν θα κερδίσεις τόσο χρόνο που να αντισταθμίζει την αναμενόμενη μείωση της ζωής της μπαταρίας και της χωρητικότητά της, ή τον κίνδυνο ανάφλεξης των στοιχείων.

Επιτρέπεται να φορτίσεις Li-Po σε φορτιστή/πρόγραμμα Li-Io, αρκεί να επιλέξεις τον σωστό αριθμό στοιχείων και τιμή ρεύματος το 1C. Η μπαταρία θα φορτίσει γύρω στο 95% απλά η πτήσή θα διαρκέσει λιγότερη ώρα. Δεν επιτρέπεται να φορτίσεις Li-Io σε πρόγραμμα LI-Po.

Η φόρτιση μπορεί να γίνει με τα στοιχεία σε σειρά ή παράλληλα

Φόρτιση σε πακέτο που συνδυάζει και S και P δεν ελέγχεται πλήρως. Αν και πολλοί γνώστες του θέματος φορτίζουν τέτοια πακέτα όπως έχουν, η δική μας πρόταση είναι να απέχεις από αυτή την πρακτική.

Η καλύτερη πρακτική είναι να ξεχωρίσεις τα πακέτα των S από τα πακέτα των P, να τα φορτίζεις χωριστά και να τα ενώνεις ξανά μετά την φόρτιση. Αυτό προϋποθέτει ότι κάθε πακέτο θα έχει τους δικούς του ταχυσυνδέσμους (πριζάκια).

Μην αφήνεις μόνες τις μπαταρίες λιθίου σε φόρτιση. Να τις επιβλέπεις πολύ συχνά, και να τις αγγίζεις με το χέρι για να αισθανθείς την πιθανή αύξηση της θερμοκρασίας. Μη τις φορτίζεις μέσα στο μοντέλο. Στο σπίτι, τοποθέτησε την μπαταρία που φορτίζει μακριά από εύφλεκτα υγρά, ή εύφλεκτα αντικείμενα, σε χώρο άκαυστο, και καλύτερα απομόνωσέ την σε ένα χώρο που θα φτιάξεις περιμετρικά με τούβλα, ή μέσα μεταλλικό κουτί, ή μέσα σε γυάλινο δοχείο. Μη φορτίζεις μπαταρίες λιθίου μέσα στο αυτοκίνητο.

Εάν περάσει ο προβλεπόμενος χρόνος φόρτισης και δεν έχει φορτίσει πλήρως η μπαταρία, σταμάτα την φόρτιση και θεώρησε την μπαταρία αυτή "εκτός χρήσης". Επίσης η φόρτιση πρέπει να σταματήσει οπωσδήποτε αν σύμφωνα με την ένδειξη του φορτιστή, έχει περάσει από αυτόν χωρητικότητα μεγαλύτερη από το 1,05C της μπαταρίας. Δηλαδή για μία εκφόρτισμένη μπαταρία 700mAh δεν πρέπει να περάσει περισσότερο από 735mAh. Τέλος αν φουσκώσει σημαίνει ότι έχει υπερφορτιστεί και πρέπει να χαρακτηριστεί "εκτός χρήσης".

Εδώ και πολλά χρόνια υπάρχει στην αγορά η σακούλα προστασίας με το γενικό όνομα Liposack ή Liposafe. Το άνοιγμά της κλείνει με ένα μεγάλο φλαπ που γυρίζει και κάθεται με velcro επάνω στην τσέπη. Προστατεύει το περιβάλλον από την μπαταρία που φορτίζει, σε περίπτωση που αναφλεγεί.

εξισορροπητές

Στην πρώτη έκδοση του κεφάλαιου αυτού, το έτος 2004 έγραψα: "Επίσης κυκλοφορούν ειδικές πλακέτες με κυκλώματα εξισορρόπησης των στοιχείων μιας μπαταρίας. Αυτά δεν προσφέρουν τίποτε και δεν θα ασχοληθούμε άλλο."

Από τότε η τεχνολογία προχώρησε πολύ. Σήμερα κυκλοφορούν πληθώρα εξισορροπητών με τις γενικές ονομασίες cell balancer ή cell equilizer που όχι μόνο κάνουν καλή δουλειά, αλλά που είναι και άκρως απαραίτητοι για την διατήρηση στη ζωή και την καλή απόδοση της μπαταρίας Λιθίου.

Εν γένει έχουμε διαφορετικούς εξισορροπητές για στοιχεία Li-Po, και για στοιχεία Li-Fe.

Ολα τα κυκλώματα που θεωρούνται εξισορροπητές δεν είναι ίδια. Εχουμε εξισοροπητές ενσωματωμένους στον φορτιστή, ή ανεξάρτητους που πρέπει όμως να συνδεθούν με κάποιον φορτιστή.

Επίσης υπάρχουν ανεξάρτητοι εξισορροπητές που ισορροπούν χωρίς να είναι συνδεδεμένη η μπαταρία με φορτιστή, επομένως μπορούν να ισορροπήσουν ένα πακέτο που μόλις έχει φορτιστεί, ή βρίσκεται σε ενδιάμεση κατάσταση φόρτισης, όπως και κατά την διάρκεια φόρτισης ή εκφόρτισης με τον φορτιστή.

 ο τρόπος λειτουργίας επίσης διαφέρει:

Υπάρχουν εξισορροπητές που απλά κατεβάζουν την τάση των υψηλότερων στοιχείων, όσο αυτή να γίνει ισότιμη με την τάση του χαμηλότερου, και κυκλώματα που ενώ ρίχνουν την τάση των υψηλότερα φορτισμένων στοιχείων, μεταβιβάζουν αυτή την ενέργεια στα στοιχεία με την χαμηλή τάση, ώστε να αυξηθεί ταυτόχρονα έως το σημείο ισορροπίας όλων.

Αλλοι τέλος αφαιρούν την ενέργεια από τα υψηλά στοιχεία με ένταση 100-200 mA, ενώ άλλοι με ένταση έως και 1,5 Α (1500 mA)

Προσοχή: Υπάρχουν φορτιστές που έχουν ξεχωριστό πρόγραμμα για φόρτιση Li-po χωρίς εξισορροπητή, και άλλο για φόρτιση Li-po με εξισορροπητή. Είναι απαραίτητο να επιλέγεται το καθένα από αυτά σωστά. Η φόρτιση με εξισορροπητή δίνει μεγαλύτερη τάση για να φορτίσουν τα χαμηλά πιό γρήγορα, και εμπιστεύεται τον εξισορροπητή να κατεβάσει τα ψηλά στην σωστή τάση. Αν δεν υπάρχει εκείνη την στιγμή συνδεδεμένη η μπαταρία στον εξισορροπητή, τα ψηλότερα στοιχεία θα ξεπεράσουν το ανεκτό και ασφαλές όριο τάσης τους.

Για λόγο ασφάλειας, ο Schulze προτείνει αν οι φορτιστές του συνδυαστούν με εξισορροπητή άλλης μάρκας, να επιλεγεί το πρόγραμμα για φόρτιση Li-ion, που δίνει 0,05 volts λιγότερα, οπότε ναι μεν δεν θα φορτιστούν τα στοιχεία έως το 100%, (σίγουρα έως το 97-98%), αλλά η όλη διαδικασία θα διέπεται από ασφάλεια ως προς πιθανή υπέρβαση της τάσης.

πόση διαφορά επιτρέπεται στις τάσεις των στοιχείων ενός πακέτου, ώστε να θεωρούνται ισορροπημένα;

Για να θεωρούνται τα στοιχεία ισορροπημένα, πρέπει η μεταξύ τους διαφορά τάσης να είναι μικρότερη από 0,05 ή ακόμα και από 0,03 Volts (αυτά ισούνται με 50 ή 30 millivolts)

πως συνδέεται η μπαταρία στον εξισορροπητή;

Μπορούμε να πούμε με μικρό περιθώριο λάθους, ότι όλες οι μπαταρίες με χωρητικότητα μεγαλύτερη των 300mAh, προσφέρονται πλέον με πριζάκι εξισορρόπησης. Στο πριζάκι καταλήγουν καλώδια, που αναχωρούν το καθένα από τα σημεία ένωσης των στοιχείων στο εσωτερικό της μπαταρίας, και από ένα για τους κύριους πόλους. Αρα για μπαταρία με 2 στοιχεία το πριζάκι θα έχει 3 επαφές, για μπαταρία με 3 στοιχεία 4 επαφές, για μπαταρία με 4 στοχεία 5 επαφές, για μπαταρία με 5 στοιχεία 6 επαφές. Μπαταρίες με περισσότερα στοιχεία συνήθως φέρουν δύο πριζάκια, με μοιρασμένες τις επαφές, όπου σ' αυτά προστίθεται ακόμα +1 κοινή επαφή (αυτή στο τέλος του ενός είναι κοινή με αυτή στην αρχή του δεύτερου).

Το πριζάκι εξισορρόπησης συνδέεται με το αντίστοιχο αποδέκτη που έχει ο εξισορροπητής. Το μεγάλο πρόβλημα είναι ότι οι κατασκευαστές μπαταριών λιθίου διάλεξαν διαφορετικά πριζάκια για τις μπαταρίες τους. Ετσι κυκλοφορούν τουλάχιστον 5 διαφορετικά είδη, που δεν ταιριάζουν μεταξύ τους, και αν θέλουμε να τις ενώσουμε με διαφορετικό αποδέκτη (στον εξισορροπητή) χρειαζόμαστε τον αντίστοιχο αντάπτορα.

εκφόρτιση

Οι διάφορες μάρκες ορίζουν διαφορετικές τιμές κατώτατης ασφαλούς τάσης για κάθε στοιχείο. Αν η τάση πέσει σε χαμηλότερες τιμές από αυτές που ορίζει η εταιρεία του στοιχείου, αυτό θα χαλάσει. Συνήθως μιλάμε για 3,3V σε ηρεμία. Για τον ίδιο λόγο δεν εκφορτίζουμε την μπαταρία περισσότερο από το 80% της χωρητικότητάς της.

το μέγιστο ρεύμα εκφόρτισης (συνεχές και στιγμιαίο)

Ολες οι μπαταρίες Lipo, έχουν τυπωμένο στο περίβλημά τους έναν αριθμό μαζί με το γράμμα C.

Μόνο του το C δηλώνει Capacity = χωρητικότητα. Όμως το γινόμενο του αριθμού που το συνοδεύει επί την χωρητικότητα C, είναι ενδεικτικό της ικανότητάς τους να παρέχουν αυτό το ρεύμα σε συνεχή εκφόρτιση.

Παράδειγμα: μπαταρία 1,5 Ah με “25C” δηλώνει ότι μπορεί να δίνει συνεχώς ρεύμα (1,5 * 25) = 37,5Α.

Ο αριθμός που συνοδεύει το «C» (άρα και το γινόμενό τους) είναι ένα αυθαίρετο νούμερο, που σύμφωνα με την κρίση του κατασκευαστή, αν τηρείται, δεν θα μειώσει τη ζωή της μπαταρίας. Η αερομοντελιστική πρακτική όμως λέει ότι, για να προστατευθεί πράγματι η ζωή της μπαταρίας το ρεύμα λειτουργίας ας είναι το 50-60% από αυτό που δηλώνει ο κατασκευαστής.

Είναι προφανές ότι το προτεινόμενο συνεχές ρεύμα εκφόρτισης, μεγαλώνει μαζί με την χωρητικότητα της μπαταρίας και του αριθμού C που έχουν.

παράδειγμα 1 :μία μπαταρία 1,8Ah, με ένδειξη 25C, δηλώνει ότι μπορεί να παρέχει συνεχώς ρεύμα 1,8*25 = 45Α

παράδειγμα 2: μία μπαταρία 1,5Ah, με ένδειξη 45C, δηλώνει ότι μπορεί να παρέχει συνεχώς ρεύμα 2,2*45=67,5Α.

Στο περίβλημα μπορεί να αναφέρεται και ένα δεύτερο νούμερο C, περίπου διπλάσιο από το πρώτο, με το χαρακτηριστικό burst ή max.

Αυτό εκφράζει την δυνατότητα της μπαταρίας να παράσχει αυτό το ρεύμα ΜΟΝΟ για μερικά δευτερόλεπτα. Είναι θέμα marketing και απέχει κατά πολύ από τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας που θέλουμε και θα έχουμε. Γι΄ αυτό το αγνοούμε.

όρια τάσης κατά την εκφόρτιση

Οι διάφορες μάρκες ορίζουν διαφορετικές τιμές κατώτατης ασφαλούς τάσης για κάθε στοιχείο. Η εταιρεία Kokam ορίζει ότι η τάση ενός εκφορτισμένου στοιχείου Li-Po δεν πρέπει να πέσει κάτω από 3,0V σε ηρεμία, ή κάτω από 2,5V υπό φορτίο. Αν η τάση πέσει σε χαμηλότερες τιμές από αυτές που ορίζει ο κατασκευαστής, του στοιχείου, αυτό θα χαλάσει. Αλλά συνήθως δίνουμε ένα μεγαλυτερο περιθώριο όπως 3,0V υπό φορτίο και 3,3V σε ηρεμία.

αποθήκευση-συντήρηση-προφυλάξεις

Κατά την αποθήκευση, παρουσιάζουν μικρό βαθμό εκφόρτισης. Θεωρητικά αυτό σημαίνει ότι μπορείς να τις φορτίσεις σήμερα και να πας να πετάξεις μετά από 6 μήνες. Ομως στην πράξη τα πράγματα είναι διαφορετικά.

Οι Li-Po δεν πρέπει να μένουν πλήρως φορτισμένες για περισσότερο από ένα μήνα. Εάν τις αποθηκεύσεις με πλήρη ενέργεια και για μεγάλο διάστημα, αυξάνεται η εσωτερική τους αντίσταση, και μειώνεται η δυνατότητα να ανακτούν όλη την ονομαστική χωρητικότητά τους. Σύμφωνα με την σύγχρονη πρακτική, η αποθήκευση πρέπει να γίνεται με το 50% (περίπου) της χωρητικότητάς τους, σε δροσερό μέρος. Παράλληλα, στην μακρόχρονη αποθήκευση πρέπει να ελέγχεις ότι η τάση τους δεν θα πέσει κάτω από τα 3,3V (ανά στοιχείο). Αν πλησιάζει η στιγμή που θα συμβεί κάτι τέτοιο, φόρτισέ τες λίγο να επανέλθουν στο 50%.

Υπάρχουν φορτιστές που έχουν έτοιμο το πρόγραμμα "συντήρησης" ή "αποθήκευσης". Με αυτόματη εκφόρτιση/φόρτιση φέρνουν την μπαταρία στο 50% της χωρητικότητάς της. Αν δεν το έχουν πρέπει να το κάνουμε εμείς σε δύο στάδια εκφόρτισης και φόρτισης  επιλέγοντας στο δεύτερο μέγιστη χωρητικότητα το 50% της ονομαστικής.

Μην τσακίσεις το στοιχείο. Ούτε να επιχειρήσεις να ανοίξεις το πλαστικό περίβλημά του. Η επαφή του λιθίου με τον αέρα θα προκαλέσει ανάφλεξη.

Απόρριψε τα εκτός χρήσης στοιχεία σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή. Αν δεν υπάρχουν συγκεκριμένες άλλες οδηγίες, πρώτα εκφόρτισέ το, βύθισέ το σε μία λεκάνη με αλατόνερο, και όσο είναι μέσα σ' αυτό, άνοιξε τρύπες στο μαλακό περίβλημά του. Ασε τη μπαταρία στο αλατόνερο για δύο - τρείς ημέρες, και μετά πέταξέ το στα οικιακά σκουπίδια. Το Λίθιο θεωρείται φιλικό στο περιβάλλον, αλλά όχι και οι μπαταρίες που μπορεί να βάλουν φωτιά στη χωματερή. Μην τρυπήσεις το περίβλημα όσο το στοιχείο έχει ακόμα ενέργεια. Μη τις πετάξεις στην φωτιά.

Αν ο υγρός ηλεκτρολύτης έρθει σε επαφή με το δέρμα ή τα μάτια, πρώτα ξέπλυνε την περιοχή με άφθονο νερό, και μετά πήγαινε στον γιατρό.

Αν το μοντέλο με τις Li-Po είχε βίαιη προσγείωση, αν πέσουν από το τραπέζι, ή αν κατά λάθος βραχυκυκλώσουν οι πόλοι βάλε την μπαταρία σε καραντίνα (έξω από το μοντέλο, σε ασφαλές μέρος) επί 30 λεπτά να διαπιστώσεις αν θα εκδηλώσουν αντίδραση ή όχι.

Κάνε το ίδιο αν η μπαταρία δεν φορτίστηκε σωστά, ξεπέρασε τη μέγιστη τάση της, ή την χωρητικότητά της, ή φούσκωσε.

Μη προσπαθήσεις να φορτίσεις στοιχείο που δείχνει έστω και μικρή ζημιά.

Μην κάνεις το λάθος να τις βάλεις για φόρτιση με αντίστροφη πολικότητα.

Θερμοκρασία αποθήκευσης και χρήσης είναι 0-50 βαθμοί κελσίου. Η θερμοκρασία τους δεν πρέπει να υπερβεί τους 70 βαθμούς κατά την εκφόρτιση.

ποιά είναι η αναμενόμενη ζωή των Li-Po;

Αυτή η ερώτηση προς το παρόν θα μείνει αναπάντητη. Η τεχνολογία των Li-Po είναι νέα, οι γενιές τους πολλές, και η πρακτική των αερομοντελιστών να τις ταλαιπωρούν περισσότερο (κακώς) απ΄ότι ορίζουν οι κατασκευαστές τους, είναι τρείς παράγοντες που δεν μπορούν να σταθμιστούν για να καταλήξουμε σε νούμερα.

Η χωρητικότητα των Li-Po μειώνεται με κάθε κύκλο. Η συνήθης υπερβολική εκφόρτιση από τους ηλεκτροκινητήρες, και η αμέλειά μας να τις φέρνουμε κάθε φορά σε κατάσταση αποθήκευσης, επιβαρύνει τη ζωή τους.

πόσο μεγάλες μπαταρίες υπάρχουν;  

Η νομοθεσία επιτρέπει στον χομπίστα να διαχειριστεί μπαταρίες με μέγιστο τα 10 στοιχεία Lipo, δηλαδή με ονομαστική τάση έως 42 Volts (σε πλήρη φόρτιση). Για μεγαλύτερες τάσεις χρειάζεται δίπλωμα ηλεκτρολόγου. Δεν είναι κρυφό ότι αυτό δεν τηρείται παγκοσμίως, και πολλοί χρησιμοποιούν στο μοντέλο μπαταρίες 12 στοιχείων.

Εν γένει συμφέρει να αγοράζουμε τα πακέτα στο μισό της τελικής ανάγκης. Δηλαδή αν θέλουμε πακέτο 6 στοιχείων, συνδέουμε δύο πακέτα των 3 στοιχείων στη σειρά, αν θέλουμε 10 στοιχεία συνδέουμε δύο των 5 σε σειρά, αν θέλουμε 7 στοιχεία συνδέουμε ένα πακέτο των 3 και ένα των 4 στοιχείων, κ.ο.κ.

Αυτό συμφέρει για δύο λόγους: ένα πακέτο μεγάλης τάσης θέλει φορτιστή με μεγάλη ισχύ. Η τάση τροφοδοσίας, αντί για 12-13 Volts, πρέπει να είναι 24+ Volts. Αρα και στο μοντελοδρόμιο και στο σπίτι χρειάζεσαι δύο μπαταρίες τροφοδοσίας των 12V, η κάθε μία, ενωμένες στη σειρά. Οι περισσότεροι από τους φορτιστές 24V δεν δέχονται ρεύμα πόλεως αλλά μόνο DC. Ακραία λύση είναι η ηλεκτρογεννήτρια με έξοδο τα 24+ volts. Τα μικρότερα πακέτα φορτίζονται γρηγορώτερα με χαμηλότερη ισχύ, άρα με φθηνότερους φορτιστές, Δεύτερον αν χαλάσει κάποιο από τα στοιχεια του πακέτου, είναι πιό προσιτό οικονομικά να πετάξεις το πακέτο που έχει τα μισά στοιχεία αντί για το πακέτο με όλα τα στοιχεία. Η σμβουλή μας είναι να μη προσπαθήσεις να το επισκευηάσεις αντικαθιστώντας το χαλασμένο στοιχείο με καινουργιο.

 

[ #1-Γενικά περί Ηλεκτρικών Στοιχείων ] - [ #2-Φόρτιση ]- [ #3-Φορτιστές ] - [ #4-Εκφόρτιση-Εκφορτιστές-Cyclers ] - [ #5-Συσ. Ni-Cd ]
[ #6-Συσ. Ni-MH ] - [ #8-Συσ. Μολύβδου ] - [ #9-Συχνές ερωτήσεις ] - [ #10-Τροφοδοσία συστημάτων Τ/Κ ]


 

Πρώτη σελίδα/Home Περιεχόμενα