Sprievodca batériou 3S LiPo: Napätie, hodnotenie C-, nabíjanie, skladovanie a bezpečnosť

Ak používate RC autá, drony FPV, lietadlá s pevnými{0}}krídlami, roboty alebo prenosné zariadenia, pravdepodobne ste sa stretli s 3S LiPo batériou. Je to jedna z najbežnejších možností batérie pre aplikácie, ktoré potrebujú dobrú rovnováhu medzi napätím, výkonom, hmotnosťou a dobou chodu.

Výber správnej batérie 3S však nie je vždy jednoduchý. Aký je rozdiel medzi 11,1V a 12,6V? Akú kapacitu potrebujete? Čo vlastne znamená hodnotenie 50C? A ako by ste mali batériu bezpečne nabíjať a skladovať?

V tejto príručkeBatéria Blumotirozoberá kľúčové špecifikácie 3S LiPo v jednoduchej angličtine. Budeme sa zaoberať napätím, kapacitou, C-kategóriou, vnútorným odporom, výberom batérie, nabíjaním, skladovaním a základnou údržbou.

Pre vlastné riešenia 3S LiPo batérií navštívtewww.blumoti-battery.com.

1. Čo znamená „3S“ na LiPo batérii?

V terminológii lítium-polymérových batérií „S“ znamenáséria.

A 3S LiPo batériaobsahuje tri samostatné lítium-polymérové ​​články zapojené do série. Sériové pripojenie sčítava napätia článkov, pričom kapacita batérie zostáva rovnaká.

• 3S1P:Tri bunky v sérii a jedna paralelná skupina.
• 3S2P:Šesť buniek usporiadaných do troch-sérií, dvoch{1}}paralelných konfigurácií. Napätie zostáva rovnaké ako pri 3S packe, pričom kapacita je dvojnásobná ako kapacita jedného článku.

2. Je 3S LiPo batéria 11,1 V alebo 12,6 V?

Obe hodnoty sú správne. Predstavujú rôzne stavy nabitia.

Napätie 3S LiPo článku a balenia

Menovité napätie: 11,1V

Nominálne napätie štandardného LiPo článku je 3,7V. Preto:

3 × 3.7V = 11.1V

Nominálna hodnota 3,7 V sa bežne používa pre lítium-iónové články založené na chémii LCO a NMC.[1]

Plne nabité napätie: 12,6V

Štandardný LiPo článok dosahuje 4,2 V pri plnom nabití. Preto:

3 × 4.2V = 12.6V

Štandardné horné nabíjacie napätie je približne 4,20 V ± 0,05 V na článok.[2]

LiHV plné{0}}nabíjacie napätie: 13,05 V

Vysokonapäťová-lítium-polymérová batéria, známa aj ako LiHV batéria, sa dá nabiť na 4,35 V na článok.

3 × 4.35V = 13.05V

LiHV články používajú vysokonapäťové{0}}systémy elektrolytov a materiálov navrhnuté pre limit nabíjania 4,35 V.[3]

Minimálne bezpečné napätie: 9,0 V až 10,5 V

Elektrochemický spodný limit je približne 3,0 V na článok alebo 9,0 V pre 3S balenie.

Pri skutočnom používaní je lepšie zastaviť prevádzku alebo pristáť, keď napätie dosiahne približne 3,5 V na článok alebo 10,5 V pre 3S balenie. Pomáha to predĺžiť životnosť batérie.

Pri kúpe alebo prispôsobení batérie 3S LiPo v mäkkom-balení alebo v pevnom-puzdre sa zamerajte na tri hlavné špecifikácie.

1. Kapacita batérie: mAh a Ah

Kapacita batérie sa meria v miliamp{0}}hodinách alebo mAh.

Napríklad 11,1V 1500mAh 3S LiPo batéria môže teoreticky poskytnúť 1,5A na jednu hodinu.

1 500 mAh=1.5Ah

Skutočná doba chodu závisí od zaťaženia, rýchlosti vybíjania, stavu batérie, teploty a odpojenia napätia.

2. Hodnotenie C-

Hodnotenie C-udáva, koľko prúdu môže batéria dodať v pomere k svojej kapacite.

Maximálny trvalý vybíjací prúd:

Imax (A)=Kapacita (Ah) × C-Hodnotenie

Tento výpočet je založený na fyzickom vzťahu Q=I × t a štandardnej konvencii rýchlosti batérie C-.[4]

Pre 3S 2200mAh 50C LiPo batériu:

2200 mAh ÷ 1000=2.2Ah

2,2 Ah × 50 C=110A

Vypočítaný maximálny trvalý výstupný prúd je 110A.

V RC pretekárskych autách a FPV dronoch môže vyššie hodnotenie C-, ako napríklad 75C, 100C alebo 120C, znížiť pokles napätia pri prudkom zrýchlení. Pomáha tiež zabrániť tomu, aby systém spustil nízkonapäťovú-ochranu pri veľkom zaťažení.

3. Konektory batérie

Hlavný napájací konektor vedie prúd do ESC alebo iného zariadenia.

Bežné typy konektorov zahŕňajú:

• XT60
• dekanov
• EC3
• XT30
• JST

Väčšina 3S LiPo batérií používa 4-kolíkový konektor JST-XH. Umožňuje nabíjačke sledovať a vyrovnávať všetky tri články počas nabíjania.

1. 3S vs{1}}S: Mali by ste prejsť na 3S?

2S LiPo batéria má menovité napätie 7,4V. 3S LiPo batéria má menovité napätie 11,1V.

Prechod z 2S na 3S zvyšuje menovité napätie o 50 %.

Pre ten istý motor možno vypočítať približnú rýchlosť motora ako:

RPM=Motor KV × Napätie

Vyššie napätie môže výrazne zvýšiť rýchlosť motora a výkon.

Pred inováciou z 2S na 3S sa uistite, že ESC a motor zvládnu plne nabité napätie 12,6V.

Použitie 3S batérie s 2S-iba ESC môže poškodiť ESC MOSFET a iné elektronické komponenty.

2. 3S vs. 4S vs. 6S

1. Ako bezpečne nabiť a vyvážiť 3S LiPo batériu

Vždy používajte vyhradenú LiPo nabíjačku.

Nikdy nenabíjajte LiPo batériu v režime NiMH.

Balančné nabíjanie umožňuje nabíjačke monitorovať každý článok a udržiavať napätie v článku presne prispôsobené.

Pre štandardnú 3S LiPo batériu vyberte:

• Typ batérie: LiPo
• Počet buniek: 3S
• Maximálne napätie: 12,6V
• Režim nabíjania: Balance Charge

Pre 3S LiHV batériu vyberte:

• Typ batérie: LiHV
• Počet buniek: 3S
• Maximálne napätie: 13,05V

Režim LiHV nepoužívajte pre štandardnú 4,2 V LiPo batériu.

2. Štandardný nabíjací prúd 1C

Pokiaľ výrobca neuvádza inak, 1C je štandardná odporúčaná rýchlosť nabíjania.

1C nabíjací prúd (A)=Kapacita batérie (mAh) ÷ 1000

Príklady:

1500 mAh ÷ 1000=1.5A

2200 mAh ÷ 1000=2.2A

Batéria s kapacitou 1 500 mAh by sa mala nabíjať prúdom 1,5 A. Batéria s kapacitou 2 200 mAh by sa mala nabíjať prúdom 2,2 A.

3. Ako dlho trvá nabíjanie 3S LiPo?

Pri rýchlosti nabíjania 1C trvá nabíjanie hlboko vybitej batérie zvyčajne 45 až 60 minút.

Presný čas nabíjania závisí od fáz konštantného{0}}prúdu, konštantného{1}}napätia a{2}}vyvažovania článkov.

4. Bezpečnosť nabíjania

Batériu vložte do LiPo{0}}bezpečného nabíjacieho vrecka alebo do vhodnej ohňovzdornej{1}}kovovej nádoby.

Nikdy nenechávajte nabíjaciu batériu bez dozoru.

Okamžite zastavte nabíjanie, ak batéria:

• Napučiava
• Netesnosti
• fajčí
• Vytvára nezvyčajný zápach
• Nadmerne sa zahrieva

Pri skladovaní dlhšie ako 48 hodín nenechávajte LiPo batériu úplne nabitú alebo hlboko vybitú.

Batériu 3S neskladujte na:

• 12,6 V po dlhú dobu
• Pod 10,5 V po dlhú dobu

Použite režim úložiska nabíjačky a nastavte batériu na:

3,80 V až 3,85 V na článok

Pre 3S batériu:

3 × 3.80V = 11.40V

3 × 3.85V = 11.55V

Odporúčané skladovacie napätie 3S:

11,40 V až 11,55 V

Toto je približne 40 % až 50 % stavu nabitia. Na tejto úrovni sú rozhrania elektród a elektrolytu stabilnejšie a nežiaduce vedľajšie reakcie sú znížené.[5]

Skladovanie batérie pri plnom nabití môže urýchliť rozklad elektrolytu, stratu kapacity, rast vnútorného odporu a opuch.

1. Nafúknuté alebo poškodené batérie

Batériu prestaňte používať, ak vykazuje niektorý z nasledujúcich príznakov:

• Viditeľný opuch
• Únik elektrolytu
• Nezvyčajný chemický zápach
• Fyzické prepichnutie alebo rozdrvenie
• Nadmerné teplo
• Závažná nerovnováha buniek
• Výrazné zvýšenie vnútorného odporu

Nafúknutá batéria by sa nemala nabíjať, prepichovať, stláčať ani opakovane používať.

2. Vnútorný odpor

Vnútorný odpor alebo IR ovplyvňuje pokles napätia a tvorbu tepla.

Batéria s rastúcim vnútorným odporom môže vykazovať:

• Väčší pokles napätia
• Viac tepla pri záťaži
• Nižší špičkový-výstup prúdu
• Znížená využiteľná kapacita

Vnútorný odpor sa mení v závislosti od kapacity článku, teploty, stavu nabitia, chémie a metódy merania.

Z tohto dôvodu porovnajte batériu s jej predchádzajúcimi hodnotami alebo s identickou novou batériou testovanou za rovnakých podmienok.

3. Elektrochemické poškodenie spôsobené nadmerným-vybíjaním

Keď napätie článku klesne pod približne 2,5 V až 3,0 V, medený zberač prúdu na zápornej elektróde sa môže začať rozpúšťať.

Počas nabíjania sa môže rozpustená meď opätovne usadzovať a vytvárať medené dendrity. Tieto dendrity môžu poškodiť alebo preniknúť do separátora, spôsobiť vnútorný skrat a zvýšiť riziko úniku tepla.[6]

Proces poškodenia možno zhrnúť takto:

Napätie článku klesne pod 2,5 V – 3,0 V

Nepokúšajte sa obnoviť veľmi-vybitú LiPo batériu nabíjaním v režime NiMH.

LiPo batériu nevyhadzujte do domového odpadu.

Batériu neprepichujte, nestláčajte, nespaľujte ani neotvárajte.

Metóda slanej vody sa neodporúča. Slaná voda môže korodovať a zlomiť kontakty batérie skôr, ako sa úplne vybije zvyšná energia.

Použite vhodný odporový vybíjač alebo malú žiarovku na pomalé vybitie nepoškodenej batérie pri dodržaní príslušných bezpečnostných postupov.

Po prepustení:

1. Konektory izolujte nevodivou páskou.
2. Batériu vložte do vhodnej ohňovzdornej{0} nádoby.
3. Odneste ho do miestneho strediska na recykláciu batérií, do strediska na recykláciu elektroniky alebo do zariadenia na{0}}nebezpečný odpad.

S opuchnutou, vytekajúcou, prepichnutou alebo inak poškodenou batériou by ste mali zaobchádzať podľa pokynov miestneho recyklačného zariadenia.

[1]IEC 61960; Battery University, BU-303. Nominálne napätie bežných lítium-iónových článkov LCO a NMC: 3,7V.

[2]IEC 62133; IEEE 1625. Štandardné horné nabíjacie napätie LiPo: približne 4,20 V ± 0,05 V na článok.

[3]NASA SP-2015-3705; Priemyselné špecifikácie LiHV. Horné nabíjacie napätie LiHV: približne 4,35 V na článok.

[4]Fyzický vzťah Q=I × t a štandardná konvencia rýchlosti batérie C-.

[5]Journal of Power Sources; Univerzita batérie, BU-702. Odporúčaná úroveň skladovania: približne 40 % – 50 % stavu nabitia alebo 3,80 V – 3,85 V na článok.

[6]Battery University, BU-808a. Silné nadmerné vybitie môže spôsobiť rozpustenie medeného zberača prúdu a usadzovanie medi počas nabíjania.