Твой первый квадрокоптер: теория и практика

Зарядка силовых литий-полимерных батарей производится фиксированным напряжением из расчета 4,20 В на ячейку и заданным для данной батареи током. В процессе заряда батареи напряжение на ее клеммах постепенно повышается, а зарядное устройство не позволяет зарядному току превысить заданное значение. Этот режим называется режимом стабилизации тока. Через некоторое время напряжение на батарее достигает значения 4,20 В на ячейку и далее не нарастает. Этот режим называется режимом стабилизации напряжения. К моменту перехода в режим стабилизации напряжения батарея набирает примерно 70–80 % емкости и потребляемый батареей зарядный ток начинает снижаться. При снижении зарядного тока до 0,1–0,2С процесс заряда завершается. Длительный заряд малыми токами не применяется и, в отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов, для литиевых аккумуляторов вреден и грозит избыточным зарядом.

Примечание

При отрицательных температурах литиевые аккумуляторы вообще не заряжаются, а положительная температура не должна превышать 5 °C

Особенности эксплуатации и хранения

Литиевые аккумуляторы чрезвычайно капризны и требуют очень аккуратного обращения. Глубокий разряд ячейки до напряжения 2,7–2,9 В приводит к быстрому снижению ресурса. При разряде до 2,5 В или ниже ячейка полностью выходит из строя в течение 20–30 минут. Если испорченная батарея состоит из нескольких ячеек, следует проверить напряжение на каждой ячейке в отдельности. Зачастую выходит из строя только одна ячейка и оставшиеся можно будет использовать в качестве запасных или собрать из них батарею на меньшее напряжение.

Примечание

Избыточный заряд до напряжения выше 4,20 В приводит не только к выходу ячейки из строя. Возможно вздутие ячеек, перегрев, разгерметизация и пожар.

При температуре ниже -5 °C батарея стремительно теряет накопленный заряд даже без нагрузки. Как показывает практика, при температуре батареи -5…-10 °C время полета сокращается вдвое. Вспомните, кстати, как быстро разряжаются на морозе смартфоны и прочие гаджеты, питаемые от литий-ионных батареек. Для защиты литиевых батарей от холода применяются специальные подогреваемые чехлы с термостатом (рис. 2.27). Важно сохранить батарею в тепле до начала полета, а под нагрузкой она будет частично подогревать сама себя.

Рис. 2.27. Подогреваемый чехол с термостатом для предполетной транспортировки литиевых батарей

Нагрев до температуры около 60 °C приводит к быстрой деградации батареи. При нагреве до 70 °C вследствие перегрузки или короткого замыкания начинается цепная реакция саморазогрева за счет накопленной энергии и последующий пожар. Разряженный аккумулятор при замыкании не загорится, а тихо выйдет из строя.

Подготовка батарей к хранению

По поводу хранения данные несколько противоречивы. С одной стороны, в регламенте обслуживания и хранения литиевых аккумуляторов предписано хранение с зарядом 75 % от номинала. С другой стороны, экспериментальные данные показывают, что силовые батареи лучше всего сохраняют свои параметры при хранении с зарядом 45–50 % от номинального заряда и температуре около +10 °C. Вероятно, истина в том, что с фабрики новые батареи поступают заряженными на 75 %, а после начала эксплуатации их лучше хранить при заряде 50 %. В любом случае, хранение полностью заряженных аккумуляторов приводит к быстрой потере емкости. Например, по опыту автора, хранение полностью заряженных батарей при комнатной температуре с ноября по март привело к сокращению полетного времени на 35 %. При этом емкость батарей, измеряемая зарядным устройством, уменьшилась лишь на 15 %. Но резко возросло внутреннее сопротивление батарей, и существенная часть энергии стала расходоваться на их нагрев.

Под длительным хранением мы подразумеваем перерыв в использовании батарей на срок более трех месяцев. Поэтому, если перерыв в полетах составит две-три недели, специально готовить батарею к хранению не надо. Но при подготовке к длительному хранению все же лучше воспользоваться специальным балансиром-разрядником или интеллектуальным зарядным устройством, тщательно отбалансировать ячейки и разрядить батарею приблизительно до 50 % емкости.

Если вы используете несколько одинаковых батарей, то рекомендуется наклеить на них липкие этикетки или кусочки малярного скотча и условными значками отмечать каждый цикл "разряд/заряд", а также подозрительные ячейки. Это позволит распределить нагрузку между батареями и более качественно их обслуживать.