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.

• 1500 mAh — это емкость аккумулятора, которая измеряется в миллиампер в час, чем выше емкость, тем дольше будет летать квадрокоптер, но также увеличивается и вес аккумулятора.
• 4S – количество элементов в аккумуляторе, в нашем случае таких элементов 4. Пилоты и радиолюбители их называют «банками». Каждая банка имеет напряжение примерно 3.7V, а в сумме все 4 секции выдают ток 14.8V
• 1P – количество блоков в сборке, в нашем случае это 1 блок. Если было бы написано 2P, то это означало 2 блока в сборке, а простым языком – берем 2 таких аккумулятора, припаиваем провода параллельно плюс к плюсу, минус к минусу и у нас получается аккумулятор не 1500 mAh, а 3000 mAh, но с тем же самым напряжением 14.8V.
• 70С – максимальный ток разряда, который может выдать аккумулятор.

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/долголет/дальнолет;
• Гоночный.

Съемочный квадркоптер (самосборный):

Гоночный квадрокоптер:

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:

• Рейтинг не менее 80С;
• Сколько S должно быть у аккумулятора, или сколько секций в аккумуляторе в зависимости от размера рамы вашего дрона:
  — 180-220 мм и 220-250 мм — 4S, 5S и 6S Lipo.
  — 150-180 мм и 120-150 мм — 2S, 3S и 4S Lipo.
  — 90-120 мм — 1S, 2S и 3S Lipo.
• Емкость должна быть не более 1500 mAh для дронов с рамой от 220 мм до 250 мм, так как все что выше будет уже тяжелым, дрон потеряет маневренность, причем значительно. Да, вы можете на раму 220 или 240 поставить LiPo аккумулятор 6S с огромной токоотдачей (не забудьте регуляторы соответствующие поставить), но емкость все равно должна быть до 1500mAh.
  Рекомендуемая емкость:
  — 1300 и 1500 (1550)mAh для рам 180-250 мм;
  — 800-1300mAh для рам 120-180 мм;
  — 80-800mAh для рам 90-120 мм.
  

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

Читайте также: Как выбрать раму для квадрокоптера — основы и советы и Как выбрать двигатели для квадрокоптера, критерии и расчет

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:

(1000*105)\1500 = 70C

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:

(1500х70)/1000 = 105

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;
• Очень сильная (резкая) разрядка;
• Механическое повреждение.

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.

Читайте также: Как выбрать зарядное устройство LiPo для квадрокоптера? Советы и примеры

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.

Читайте также: Что такое внутреннее сопротивление аккумулятора?

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

Что делать, если нужно выкинуть аккумулятор

1. Разрядите до максимума такой аккумулятор с помощью зарядного устройства.
2. После этого подсоедините на некоторое время лампочку на 12 вольт к силовым проводам аккумулятора.
3. Заизолируйте контакты.
4. Отнесите в пункт приема батареек, чтобы не загрязнять природу, все таки это высокотоксичный элемент.

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.

Рекомендованные LiPo аккумуляторы

Хорошие аккумуляторы для гоночных квадрокоптеров на раме 220-250 мм. Особенно присмотритесь к TATTU:

	TATTU FUNFLY 1300mAh и 1550mAh	Aliexpress | Banggood
	HRB Lipo (есть много разных)	Aliexpress
	Infinity 4S 120С (Banggood 85C)	Aliexpress | Banggood (85С)
	TATTU LiPo 4S 1300mah и 1550mah 95C	Aliexpress | Banggood-1 | Banggood 2
	OVONIC 1550mAh и 1300mAh 4S 50C, 80C, 100C	Aliexpress | Banggood

Это примерный набор аккумуляторов для типичного размеры дрона, но если вы в поиске аккумулятора для TinyWhoop, CineWhoop и прочих маленьких дронов, то ищите характеристики рекомендуемых аккумуляторов на странице ваших дронов или на странице с двигателями, сейчас производители всегда дают такие рекомендации, а далее вбиваете в поиск то, что советует производитель и выбираете по цене то, что вам нравится.

Чаще всего в карточках товаров пишут «Рекомендуемый аккумулятор: 2-3S 350-450 mAh», вот от этого и нужно отталкиваться.

Сергей

Пилот как съемочного, так и гоночного квадрокоптеров

Надеюсь, вы почерпнули для себя из этой статьи новую информацию, которая поможет вам грамотно и главное безопасно эксплуатировать LiPo аккумуляторы для сохранности вашего имущества и вас самих!

Если у вас остаются вопросы, задавайте в комментариях!