Какие аккумуляторы лучше для радиоуправляемых машинок

Аккумуляторы для радиоуправляемых моделей

Аккумулятор — необходимая часть любой радиоуправляемой модели, даже если она оборудована двигателем внутреннего сгорания. От аккумулятора питается вся бортовая электроника автомодели, а в электрических моделях они также являются основным источником энергии для движения и от их характеристик зависит очень многое.

Характеристики аккумуляторов

Ёмкость — количество запасаемой аккумулятором энергии, изменяется в миллиампер-часах (mAh). Может варьироваться в пределах от 150mAh (для микро-моделей) до 10000mAh (для силовых аккумуляторов больших моделей).

Напряжение элемента зависит от типа аккумулятора. Обычно используются аккумуляторные батареи, состоящие из 2-6 соединенных элементов.

Напряжение батареи зависит от количества и способа соединения её элементов.

Токоотдача — способность аккумулятора отдавать ток определённой величины. Измеряется в значениях ёмкости. Например, аккумулятор с ёмкостью 1000mAh и токоотдачей 5C может отдать максимальный ток 1000×5 = 5000 mA (5 ампер).

Внутреннее сопротивление определяет максимальную токоотдачу батареи. Чем меньше внутреннее сопротивление, тем выше токоотдача.

Типы аккумуляторов

В радиоуправляемых моделях могут использоваться несколько разных типов аккумуляторов, характеристики которых существенно отличаются. Практически каждый из типов обладает своими достоинствами и недостатками, а также особыми правилами обращения.

Один из самых старых, сейчас уже почти не применяемых типов аккумуляторов. Элементы NiCd представляют собой цилиндры различных размеров, именуемые «банками», в том числе AA, AAA. Самыми ходовыми для создания батарей является размер Sub-C (толще и короче размера AA). Считаются одними из самых неприхотливых, обладают большим сроком службы (порядка 1000 циклов заряд-разряд), единственный вид аккумуляторов, которые могут храниться разряженными. Обладают одним из самых низких соотношений емкости к массе (порядка 45-65 Вт·ч/кг). Могут работать при низких температурах. Обладают выраженным «эффектом памяти»: если аккумулятор начать заряжать до того, как он полностью разрядился, то в следующий раз он сможет разрядится только до этого же уровня, фактически потеряв часть своей ёмкости. Номинальное напряжение 1.2 В, рабочее напряжение от 1 до 1.35 В (1% и 100% ёмкости) на элемент.

Похожи по характеристикам и размерам на никель-кадмиевые аккумуляторы, обладают в полтора-два раза большей ёмкостью при той же массе (60-72 Вт·ч/кг), но меньшим количеством циклов заряд-разряд. Достаточно широко распространены, используются и как силовые в недорогих моделях с электродвигателем, и как бортовые в моделях с ДВС, а также в передатчиках. Постепенно вытесняются во всех областях применения аккумуляторами на основе лития. Имеют менее выраженный эффект памяти, чем NiCd аккумуляторы. Должны храниться полностью заряженными, напряжение не должно падать ниже 1.37 В. Номинальное напряжение 1.2 В, рабочее напряжение от 1-1.1 до 1.4 В на элемент. Плохо переносят перезаряд и переразряд (когда напряжение выходит за рекомендуемые пределы). Существуют также NiMH аккумуляторы с низким саморазрядом (LSD NiMH), обладающие улучшенными характеристиками. Жаргонное название — «нимхи».

На данный момент это самый распространенный тип аккумуляторов. Выпускаются в виде плоских пластин самых различных размеров. Хотя элементы LiPo не цилиндрической формы, они также часто по аналогии с NiCd и NiMh именуются «банками». Обладают примерно в 3 раза большим отношением ёмкости к массе, чем NiMh аккумуляторы. Используются в качестве силовых аккумуляторов в мощных моделях с электродвигателем, редко в качестве бортовых аккумуляторов ДВС-моделей. Требуют очень аккуратного обращения — механическое повреждение аккумулятора, превышения тока зарядки или короткое замыкание могут привести к возгоранию! Настоятельно рекомендуется использовать при зарядке и хранении специальные несгораемые мешки! Эффект памяти полностью отсутствует. Стареют даже если не используются, через два года теряют порядка 20% максимальной ёмкости. Номинальное напряжение 3.7 В, рабочее напряжение примерно от 3.2 до 4.2 В на элемент, выход за указанные пределы опасен. Обязательно применение специальных зарядных устройств для LiPo аккумуляторов! Должны храниться с 40% заряда (порядка 3.7 В на элемент). Технологии LiPo аккумуляторов постоянно совершенствуются и их характеристики улучшаются. Жаргонное название — «липоли» или «липохи».

Довольно новый тип аккумулятора, сочетающий достоинства LiPo в плане ёмкости (немного меньше) и неприхотливости NiCd. Пока мало распространен, в первую очередь из-за непривычного напряжения и малого количества типоразмеров, представленных на рынке. В основном используются как бортовые аккумуляторы ДВС-моделей и в передатчиках, но есть и силовые LiFe аккумуляторы для моделей с электродвигателем. Элементы выпускаются разными фирмами как в виде цилиндров, так и в виде пластин. Номинальное напряжение 3.3 В, рабочее напряжение от 2 до 3.65 В.

Соединение элементов аккумуляторов

Напряжение одиночного элемента практически любого типа аккумулятора недостаточно почти никогда для его практического применения, поэтому аккумуляторные элементы собирают в батареи. Последовательное соединение элементов увеличивает напряжение пропорционально количеству элементов. Например, шесть соединенных последовательно NiMh элементов дадут батарею с напряжением 1.2×6 = 7.2 В. Практикуется также параллельное соединение элементов, при этом увеличивается ёмкость. Например, два элемента ёмкостью 1000mAh, соединенные параллельно, образуют батарею с таким же напряжением, как напряжение одного элемента, но ёмкостью 2000mAh. Для краткого обозначения типа соединения элементов в батарее используются обозначения вида 3S2P, которое обозначает, что в батарее использовано шесть элементов, соединенных по три последовательно и два параллельно. Например, если для сборки такой батареи использованы элементы ёмкостью 1000mAh и напряжением 1.2 В, то полученный аккумулятор будет иметь ёмкость 2000mAh и напряжение 3.6 В. В LiPo батареях не используется параллельное соединение, поэтому для их обозначения используется укороченная запись, например: 1S, 2S, 3S и т.д.

Подробнее о напряжении аккумуляторов

На аккумуляторах всегда указывается их номинальное напряжение. Как уже говорилось, для NiCd и NiMh оно составляет 1.2 В на элемент, для LiPo 3.7 В, для LiFe 3.3 В. Надо понимать, что это их среднее напряжение, на самом деле, напряжение полностью зараженного аккумулятора заметно выше и постепенно уменьшается по мере его разряда, но нелинейно. Кривая разряда у аккумуляторов различных типов разная, но практически всегда можно почувствовать, что при разряде аккумулятора автомодель начинает ехать хуже, так как её максимальная скорость зависит от напряжения аккумулятора. Это, кстати, можно считать одним из недостатков электрических автомоделей перед моделями с ДВС.

Балансировка LiPo

LiPo батареи очень чувствительны с напряжению на каждом элементе, но при этом их элементы батареи имеют свойство разряжаться неодинаково. Например, 3S батарея может иметь после разрядки следующие напряжения на своих элементах: 3.2 В, 3.5 В, 3.1 В. Такая батарея нуждается в балансировке — выравнивании напряжений на элементах батареи. Для этого у LiPo батарей имеется балансировочный разъем. Все зарядные устройства для LiPo батарей также имеют такой разъем и могут заряжать батареи, одновременно балансируя их. Чем качественнее батарея, тем меньше, теоретически, должен быть дисбаланс элементов при её работе.

Выбор аккумулятора

При выборе аккумулятора нужно руководствоваться возможностями регулятора скорости, используемого на модели. В характеристиках регулятора указывается разброс напряжений, с которыми он может работать и тип аккумуляторов. Превышение допустимого напряжение может повлечь выход регулятора из строя. Часто пределы используемых напряжений указываются не в вольтах, а в количестве «банок», например регулятор Castle Creations Mamba Monster 2 Waterproof может использовать до 6S LiPo или 18S NiMh.

Поддержка регулятором LiPo-аккумуляторов выражается в наличии в нём так называемой «отсечки». Отсечка предотвращает повреждение аккумулятора, не допуская его слишком сильного разряда. При этом модель просто резко останавливается, тогда как модель с регулятором без отсечки будет ездить всё медленнее и медленнее из-за слишком низкого напряжения аккумулятора, аккумулятор при этом, скорее всего, будет повреждён. При сильном желании использовать LiPo батареи с регулятором, у которого отсутствует функция отсечки, рекомендуется ходя бы поставить на его балансировочный разъём специальный индикатор со звуковой сигнализацией, который сообщит о разряде батареи.

Что касается выбора фирмы-производителя батарей, то для хобби мы бы рекомендовали использовать батареи китайского производителя Turnigy. Они в несколько раз дешевле дорогих фирменных батарей и полностью отрабатывают свою стоимость. Дорогие батареи высокого качества могут быть необходимы только для серьезных соревнований. Одна из оптимальных батарей для использования на багги и трагги масштаба 1/8 с двигателем 2200kv — Turnigy 4000mAh 4S 30C.

Внимание! Перед покупкой не забывайте проверять размеры батареи и вашего батарейного отсека! Размеры LiPo очень разные и могут меняться даже у одного производителя в зависимости от ёмкости, количества банок и токоотдачи.

Источник

Сравнение и выбор аккумуляторов для квадрокоптера и RC моделей: Li-Ion 18650 или Li-Pol сборка

В данной статье разобраны преимущества литий-ионных Li-Ion 18650 и литий-полимерных аккумуляторов Li-Pol при их использовании в квадрокоптерах и RC моделях. Никель-металл-гидридные батареи здесь не рассматриваются, поскольку их использование для машинок на радиоуправлении мало эффективно, а для дронов и RC моделей вертолетов практически неприменимо.

Определение по формулам расчетных емкости, тока и напряжения аккумуляторной батареи для квадрокоптера здесь не дается, так как параметры расчета зависят от типа дрона (съемочный, гоночный, дальнолет и т. д.) и многих других факторов, что требует отдельной статьи. В данном обзоре дано сравнение эксплуатационных качеств Li-Ion 18650 и Li-Pol аккумуляторов для работы в RC моделях и рекомендации по выбору типа батареи и лучшего производителя.

Отличия 18650 Li-Ion и Li-Pol аккумуляторов для квадрокоптеров

18650 Li-Ion и Li-Pol аккумуляторы, применяемые для квадрокоптеров и RC моделей, в своей основе имеют одну и ту же литий-ионную технологию. То есть, по сути литий-полимерный аккумуляторный элемент является всего-лишь разновидностью литий-ионного.

Основное отличие литий-ионных и литий полимерных аккумуляторов для RC моделей:

• в 18650 Li-Ion элементе пластины положительного и отрицательного электрода скручены в рулон,
• в Li-Pol сборках эти пластины могут принимать любую форму, благодаря полимерному электролиту.

Поэтому Li-Pol аккумуляторы можно делать любой формы, в том числе очень плоскими, что позволяет лучше заполнить объем аккумуляторного отсека квадрокоптера или любой другой радиоуправляемой RC модели.

Преимущества Li-Pol аккумуляторов для RC моделей

Литий-полимерные Li-Pol аккумуляторы для RC моделей с радиоуправлением имеют следующие преимущества:

1. Снабжены двумя разъемами.
2. Прямоугольный формат элементов.
3. Входят в заводскую комплектацию RC моделей.

Li-Pol аккумуляторные сборки изначально имеют два разъема для RC моделей: силовой XT или Т-коннектор для подключения питания и балансировочный JST-XH, используемый для контроля равномерности заряда ячеек батареи.

• Литий-полимер
• Напряжение 7.4В
• Усиленная проводка
• Предустановленный разъем типа Т-коннектор

Преимущества Li-Ion 18650 аккумуляторов для квадрокоптеров

Li-Ion 18650 аккумуляторы перед Li-Pol батареями имеют следующие преимущества для квадрокоптеров :

1. Большая удельная емкость.
2. Больший разрядный ток.

• Литий-ионные аккумуляторные батареи 18650 Li-Ion имеют большую удельную емкость в пересчете на единицу веса. Это очень важное преимущество, так позволяет взять на борт батарею большей емкости при том же взлетном весе.
• Больший разрядный ток Li-Ion 18650 аккумуляторов позволяет использовать мощные двигатели и не бояться перегрузки акб при резкой «подаче газа».

Несмотря на явные преимущества современных литий-ионных 18650 акб для применения в квадрокоптерах, батарею приходится собирать самостоятельно из отдельных Li-Ion ячеек.

Выбор аккумулятора для квадрокоптеров и RC моделей по характеристикам

При выборе аккумулятора для серийно производимого квадрокоптера или модели RC необходимо обратить внимание на характеристики комплектной аккумуляторной батареи.

• Новая батарея должна иметь напряжение не меньше, чем в заводской, но не выше, чем допускают двигатели RC модели.
• Ток отдачи должен быть равен или больше, чем в комплектной акб.
• Емкость аккумулятора для квадрокоптера желательно иметь максимально возможную. Но надо понимать, что с ростом емкости увеличиваются размеры и вес батареи. И, с некоторой величины, прирост емкости не дает увеличения длительности полета дрона. Рекомендуется применять аккумуляторы с возможно большей емкостью, при условии, что взлетный вес не превысит 75% от максимального значения для данного квадрокоптера.
• Новая батарея должна помещаться в аккумуляторный отсек RC модели.

Маркировка характеристик на аккумуляторе для RC моделей

Для правильного выбора аккумулятора для RC моделей ниже описаны характеристики акб и соответствующая им маркировка, наносимая на корпус батареи.

1. Напряжение.
2. Максимальный ток отдачи.
3. Номинальная емкость.
4. Структура сборки.

• Напряжение измеряется в Вольтах и на элементах обозначается числом с символом «В» (вольт) или «V» (Volt). Н апряжение , необходимое для работы квадрокоптера или RC модели, определяется используемыми моторами и платой управления.
• Максимальный ток отдачи батареи измеряется в Амперах (А) или миллиамперах (мА), в зарубежном обозначении mA или A. Максимальный ток акб должен быть выше суммарного тока, потребляемого всеми вместе двигателями на максимальной мощности. Ток остальной электроники очень мал, в сравнении с этим значением. Максимальный ток обозначается на корпусе батареи числом с буквой «С». Это означает, что ток численно равен емкости, умноженной на число перед символом «С». Например, обозначение 15С на аккумуляторной батарее с емкостью 900 mAh показывает, что акб может отдавать ток 15*900=13500 мА, то есть 13.5 Ампер.
• Емкость аккумулятора показывает, как долго батарея может отдавать номинальный ток. Емкость измеряется в миллиАмпер*часах (мАч) или Ампер*часах (Ач), в зарубежном написании mAh или Ah. Чем выше емкость, тем дольше от одной зарядки может работать квадрокоптер или любая другая RC модель.
• Структура аккумуляторной сборки записывается в формате xSyP, где x и y — числовые значения. S (Serial) — означает последовательное включение элементов (ячеек) батареи, а P (Parallel) — параллельное. Таким образом, запись 3S2P означает батарею из трех последовательно соединенных групп ячеек, в каждой из которых по два элемента включено параллельно. При последовательном включении аккумуляторных элементов суммируется напряжение, при параллельном — суммируется ток. Если ячейки включатся только последовательно (без параллельного включения), то надпись 1P может исключаться.

Сравнение Li-Ion 18650 и Li-Pol аккумулятора для квадрокоптера

Для сравнения возьмем две батареи аккумуляторов для квадрокоптера, Li-Ion и Li-Pol, с примерно одинаковыми параметрами:

Li-Pol — Robiton LP-STT3-2000 Lipo 11.1 В 2000 мАч.

Источник