Akumulatory litowo-polimerowe, Li-po – kompendium cz.3

Akumulatory litowo-polimerowe, Li-po – kompendium cz.3

Trzecia, ostatnia części kompendium porusza temat odpowiedniego przechowywania pakietów litowo-polimerowych.

Sporo miejsca poświęcono również bezpieczeństwu. Akumulatory te w mgnieniu oka mogą zamienić się w bombę. Sprawdź, czy wiesz jak tego uniknąć!

« Poprzedni artykuł z serii

Przechowywanie ogniw

Co zrobić z pakietem, jeżeli nie mamy zamiaru używać go przez kilka następnych tygodni lub nawet miesięcy? Okazuje się, że poziom jego naładowania jest w tym przypadku bardzo istotny. Przechowywanie akumulatorów w pełni naładowanych lub w pełni rozładowanych może doprowadzić do spadku ich sprawności, a nawet do puchnięcia.

Taki sam zabieg stosują producenci akumulatorów - nowo kupiony będzie naładowany do 40%. Mikroprocesorowe ładowarki przeważnie posiadają specjalne programy, przeznaczone do odpowiedniego przygotowania akumulatora do przechowywania.

Efekt pamięci

Na czym polega efekt pamięci? Dotyczy on głównie akumulatorów Ni-Cd, w mniejszym stopniu Ni-MH. Jeśli będziemy ładować akumulator w momencie, gdy nie jest całkowicie rozładowany lub nie będziemy ładować go do 100%, to po pewnym czasie pojemność akumulatora zawęzi się do tych wartości. Niewskazane jest dla nich doładowywanie. Powinny być  kompletnie rozładowywane i ładowane do pełna.

Możemy również używać akumulatora nienaładowanego do pełna. Jest to ogromna zaleta, szczególnie na zawodach, gdy nie zawsze mamy czas na pełen cykl ładowania.

Bezpieczeństwo użytkowania

Akumulator li-po daje nam ogromne korzyści, jednak w mgnieniu oka z naszego przyjaciela może zmienić się we wroga, okazując swoją niszczycielską siłę. Dla zobrazowania powagi sytuacji: Li-pole są jak kobiety - żeby wszystko było w porządku, trzeba o nie dbać, natomiast gdy popełni się jeden błąd, pokazują ciemną stronę swojego charakteru. Nie liczmy na to, że potrafią wybaczać błędy.

Co szkodzi li-polom? Najczęściej my sami, przez złe użytkowanie. Podstawowym błędem jest rozładowanie ogniwa poniżej 3V. Zdarza się to nawet doświadczonym robotykom. Naładowania powyżej 4,2V zdarzają się rzadko, ponieważ koniec procesu ładowania jest kontrolowany przez ładowarkę. Jedynym powodem "przeładowania" może być jej uszkodzenie bądź korzystanie z niesprawdzonych ładowarek-samoróbek.

Na akumulatory źle wpływa przekraczanie prądów ładowania i rozładowywania - skraca to żywotność sprzętu.

Mogą one spowodować zapalenie się akumulatora, wtedy najmniejszym problemem będzie jego spalenie. Zniszczeniu może ulec otoczenie, którym najczęściej jest robot.

Tak wygląda płonący akumulator, który poddano złemu  ładowaniu:

Rozładowanie ogniwa poniżej 3V nie stanowi dla nas zbyt wielkiego zagrożenia, o ile nie będziemy dalej eksploatować akumulatora. Najczęściej da się taki akumulator naprawić ładując go bardzo małym prądem, jednak pogorszy to jego sprawność.

Przy nadmiernym ładowaniu i rozładowywaniu będziemy skracać żywotność akumulatora, najczęściej do momentu kiedy nas "olśni", żeby policzyć prądy i porównać je z maksymalnymi dopuszczalnymi wartościami. Jeżeli bardzo mocno przekroczymy prąd ładowania, również możemy spowodować zapłon. Zdarza się to bardzo rzadko, ponieważ często ustawia go ładowarka. Bardzo duże przekroczenie wartości maksymalnej może być spowodowane przypadkowym błędnym ustawieniem prądu ładowania (np. 3A zamiast 800mA) lub uszkodzeniem ładowarki.

Nadmierny prąd rozładowania może zaszkodzić głównie akumulatorom wykorzystywanym w robotach pobierających duże prądy. Li-pole mają jednak duże wydajności prądowe i małe nadwyżki w konsumpcji energii nie doprowadzą do zapłonu.

Zwarcia są o wiele groźniejsze, ponieważ następuje wtedy szybkie rozładowywanie i nagrzewanie się akumulatora, co często prowadzi do zapłonu. W przypadku chwilowej iskry przy zetknięciu styków, akumulator się nie zapali. Doradzam jednak po każdym, nawet najkrótszym zwarciu, zmierzyć napięcie na akumulatorze. W takich sytuacjach następuje bardzo szybki przepływ ładunków i po zwarciu napięcie może zauważalnie spaść.

Gorzej, gdy mamy do czynienia z błędem na płytce lub odwrotnym podłączeniem akumulatora. W przypadku błędów na PCB najszybciej na zwarcie powinna zareagować ścieżka obwodu drukowanego, która zostanie przepalona. Jeśli jednak połączenia są wykonane grubszymi przewodami lub ścieżkami, to może się zdarzyć, że nic nie przerwie zwarcia.

Skutki pożaru Li-pola.

Skutki pożaru Li-pola.

Podłączając akumulator odwrotnie, najczęściej uszkodzimy znaczną część elementów na płytce. Może przez to dojść do zwarcia trwającego dłuższy czas (do czasu aż nie zauważymy odwrotnego podłączenia). Zwarcie trwające długo doprowadzi do zapłonu, a nawet jeśli będziemy mieli szczęście, to akumulator zostanie rozładowany praktycznie do zera.

Najgorsze jest uszkodzenie mechaniczne, które spowoduje pęknięcie lub przebicie akumulatora. Zaczyna on wtedy wytwarzać pokaźne ilości dymu oraz zapala się - nie ma szans na uratowanie przebitego akumulatora. Żeby zobrazować, co może się stać, proponuję przyjrzeć się poniższemu filmikowi robota minisumo, który został bardzo pechowo dźgnięty kolcem drugiego robota podczas walki:

Jak zapobiec uszkodzeniom?

  • nie ładować i nie rozładowywać akumulatora "na wyczucie",
  • w przypadku jakichkolwiek przypuszczeń lub niepokojących objawów, natychmiast zaprzestać korzystania z akumulatora i sprawdzić napięcie na jego ogniwach,
  • kontrolować napięcia na ogniwach podczas użytkowania akumulatora (nie co chwilę, bo to nierealne, ale kontrole od czasu do czasu nie zaszkodzą i mogą pomóc wcześniej wykryć nieprawidłowości),
  • stosować w układach  bezpieczniki na zasilaniu (o ile to możliwe),
  • podczas projektowania robota uwzględnić umiejscowienie akumulatora tak, aby był on jak najlepiej zabezpieczony przed działaniem sił zewnętrznych. Powinien być jak najbardziej odizolowany od elektroniki, napędu i łatwo topliwych części. Jeśli nie da się tak umiejscowić akumulatora, należy to zrobić w takim miejscu i w taki sposób, żeby dało się go odłączyć w jak najkrótszym czasie.
  • mocować akumulatory tak, aby nie przesuwały się podczas pracy robota,
  • stosować gniazdka uniemożliwiające odwrotne podłączenie zasilania,
  • w przypadku dłuższego niekorzystania z akumulatora, przechowywać go naładowanego do 40%.

Gdzie kupić? Koszt akumulatorów li-po

Akumulatory li-po nie są niestety tanim źródłem zasilania. Możemy jednak obniżyć trochę ich koszt, kupując w najtańszych sklepach.

Największy wybór tanich akumulatorów i ładowarek znajdziemy w sklepie HobbyKing. Jak łatwo zauważyć, jest to strona zagraniczna - paczki wysyłane są z Hong Kongu. Stwarza to pewne problemy - cena zależy od aktualnego kursu dolara. Dodatkowo trzeba znać prawa panujące przy zakupie zza granicy, jak np. odpowiedni wybór wysyłki, aby nie naliczono nam cła. Na forum jest kilka osób, które często korzystają z tego sklepu, czasem organizowane są zbiorowe zamówienia w celu obniżenia kosztów wysyłki.

Przykładowa cena: za pakiet Turnigy 2S 1000mAh 30C zapłacimy 5,82$ (cena około 20zł, bez wysyłki). Przy większych zamówieniach warto śledzić aktualne kursy dolara, aby niepotrzebnie nie przepłacać.

Jeżeli nie mamy możliwości lub boimy się kupować w sklepie zagranicą, pozostają nam rodzime rozwiązania. W rozsądnej cenie zrobimy zakupy w sklepach Botland i ElectroPark. Za akumulatory o podobnych parametrach zapłacimy około 35-40zł.

Za akumulatory 2S około 1000mAh i 20C nie powinniśmy zapłacić więcej niż 40zł. Zawsze warto porównać oferty sklepów i wybrać najtańszą opcję. Cena zależy również od producenta.

Wbrew pozorom Allegro nie jest najlepszym źródłem pozyskiwania li-poli. Czasami pojawiają się okazyjne aukcje nowych akumulatorów, jednak większość sprzedawców wystawia je po zawyżonych cenach. Dla przykładu ten sam li-pol Turnigy, który w sklepie HobbyKing kosztuje około 20zł, na Allegro pojawia się nawet po 60zł. Kupując, warto przejrzeć Allegro, należy natomiast bardzo ostrożnie podchodzić do propozycji cenowych sprzedawców.

Podsumowanie

Akumulatory li-po mają swoje zalety, jak i wady. Te pierwsze znacząco przemawiają na korzyść li-poli. Podsumujmy krótko:

Zalety:

  •  duża wydajność prądowa,
  •  brak efektu pamięci,
  •  dobry stosunek pojemności do gabarytów,
  •  duży wybór.

Wady:

  • cena,
  •  podatność na uszkodzenia.

« Poprzedni artykuł z serii

balanser, bezpieczeństwo, e-sky, Li-po, pożar, ładowarka

Trwa ładowanie komentarzy...