Batterier - LiPo
Lithium Polymer batterier - også kaldet LiPo batterier - er en nyere type batteri, der ofte bliver brugt ifm. droner, grundet den lette vægt kombineret med en høj kapacitet.
LiPo batteriet har en række fordele, men også en række ulemper ift. de traditionelle Nickel-Metal Hydride (NiMH) eller Nickel Cadmium (NiCd) batterier, som man bør kende til. Disse vil alle blive gennemgået herunder.
LiPo versus NiMH og NiCd
LiPo batterier har en række fordele ift. de traditionelle NiMH og NiCd batterier:
- LiPo batterier er meget lette ift. deres kapacitet, batteriet er desuden nemt at forme.
- LiPo batterier har en høj kapacitet
- LiPo batterier har et højt C, hvilket betyder at man kan aflade store mængder strøm på meget kort tid. Dette har betydning for, hvor hurtigt man kan hente den energi, der er brug for, når man er i luften.
Batteriet også har en række ulemper, som ikke er uvæsenlige, disse er listet herunder:
- Batteriet skal behandles varsomt, får det slag eller punkterer det, kan det bryde i brand. Man skal derfor altid se sine batterier efter, når man har været ude og flyve.
- Batteriet skal oplades, aflades og opbevares jævnfør brugsanvisningen, forkert brug kan resultere i brand. F.eks. bør man altid holde høje med batterier, der er under opladning, man bør købe specielle batteriposer, der kan hæmme ild, som batterierne kan lægges i under opladning.
- Livscyklus på denne type batterier er mindre end de traditionelle batterier, typisk vil LiPo batterier kun kunne aflades/oplades 3-400 gange, før de er slidt ned.
Volt, capacitet, celler, charge rate, discharge rate
Der findes en række informationer, som er printet på siden af LiPo batteriet når man køber det. Disse informationer er vigtige at forstå, så man undgår at ødelægge batteriet, samt forstår hvorledes batteries parametre påvirker dronens flyveegenskaber.
Nedenstående illustration viser et eksempel på et LiPo batteri med påtrykt batteri-informationer.
Discharge rate beskriver hvor kraftigt man kan aflade det pågældende batteri. C'et beskriver et tal, der skal multipliceres med batteries kapacitet i Ampere, eksempelvis vil man kunne trække 50 x 5 = 250A fra batteri i ovenstående billede. Jo større discharge rate et batteri har, jo mere effekt kan man trække ud af batteriet og jo hurtigere kan dronen flyve.
Visse batterier har 2 tal ift. discharge rate, f.eks. 50/100C. Her er det første tal den kontinuerlige afladning man kan trække, altså de 250A som vi tidligere har beregnet og de 100C gælder for en burst rate, som strækker sig fra 4-10 sek. I dette eksempel vil man så kunne trække 100 x 5 = 500A i 4-10 sek.
Capacity beskriver, hvor meget kapacitet batteriet har i mAh (milliampere timer), i ovenstående billede er kapaciteten på 5000mAh, hvilket betyder at man kan trække 5000mA i en time. Jo mere kapacitet et batteri har, jo længere tid kan dronen holde sig i luften.
Charge rate beskriver ladestrømmen man kan lade batteriet op med, i ovenstående eksempel har batteriet en Charge rate på 3C, det skal multipliceres med batteriets kapacitet på de 5000mAh, altså 3 x 5000mAh = 15000mA, hvilket svarer til 15A. Det betyder, at man skal indstille sin batterilader til at lade batteriet op med 15A.
Cell count er antallet af celler, der er i Lipo batteriet. Jo flere celler batteriet har, jo højere spænding, dvs. volt, har batteriet. Hver celle har en spænding på 3.7V, med andre ord så vil et 2S batteri have 7,4 volt og et 3S batteri 11.1V og så fremdeles.
Voltage beskriver spændingen på batteriet, hvilket er en direkte funktion af antallet af celler. Hver celle har jo som netop beskrevet 3.7V. Man skal her være klar over, at de 3.7V, som der refereres til, er batteriets standard hvilespænding, som batteriindustrien har valgt at sammenligne batterier ud fra. Et batteri er reelt helt oppe på 4.2V pr. celle, når det er opladet og må ikke aflades til under 3V pr. celle, da det ellers kan resultere i, at batteriet ødelægges.
Spændingen på batteriet har derudover betydning for, hvor hurtigt dronens motor kan dreje rundt. F.eks. vil en motor med specifikation 3.500KV have 3500 omdrejninger/min., fremadrettet kaldet RPM, med et 3.7 volt batteri. Med et 7,4 volt batteri vil samme motor have fordoblet sine omdrejninger til 7000 RPMs og med et 3S batteri vil samme motor kunne komme op på 10500 RPMs.
Opladning af et LiPo batteri
Når man lader LiPo batterier med mere end 1 celle, altså 1S, skal man være opmærksom på at batterierne skal lades balanceret. At oplade sit LiPo batteri balanceret betyder, at man kontrollerer spændingerne for hver enkelt celle i dit batteri og sikrer, at de alle har den samme spænding. Alternativet er, at man risikerer at overlade en enkelt celle med det resultat, at batteriet kan bryde i brand.
De fleste ladere i dag, som er beregnet til LiPo batterier med mere end 1 celle, vil oplade dit batteri balanceret default. Det betyder til gengæld, at har man et batteri, som har indbygget balanceringen, skal man slå dette fra i sin lader. Det gælder f.eks. hvis man vil lade et batteri op til FatSharks briller.
Udover at forstå vigtigheden af balanceret opladning er det lige så vigtigt at forstå, hvor kraftigt man kan/bør lade sit batteri. Her er det parameteren charge rate kommer ind i billedet. Charge rate parameteren kan normalt aflæses på siden af batteriet, som tidligere fortalt og angives i C. Såfremt batteriet har en charge rate på 3C, betyder det, at man kan lade batteriet op med 3 x batteriets kapacitet i strøm. Hvis man har et batteri med 3C i charge rate og en kapacitet på 5000mAh, så kan man lade batteriet med 3 x 5000mAh = 15A. Laderen vil normalt selv aflæse antallet af celler, men man skal stadig sikre, at den læser rigtigt. Går vi ud fra batteriet, som er illustreret længere oppe i denne blog, betyder det følgende. Lader skal indstilles til 3 celler med en ladestrøm på 15A.
Når man ikke skal bruge sine LiPo batterier gennem længere tid, bør man sikre, at det enkelte batteri er ladet af/ladet op til storage voltage. Storage voltage ligger normalt mellem 3.6-3.8V pr. celle. Sikrer man sine batterier til denne spænding, når de ikke bliver brugt, forlænger man sine batteries levetid markant. Med andre ord, så skal man kun oplade sine batterier fuldt, når man skal bruge dem.
Eftersyn af sine batterier
Efterhånden som et LiPo batteri nedslides, kan det have en tendens til at bule ud. Når det sker, skal man være meget opmærksom på batteriet, når det lades og aflades, idet det så kan risikere at være defekt. Man er ikke i tvivl, når batteriet begynder at bule ud, det begynder simpelthen at fylde mere i bredden, det kan gå hen og blive så voldsomt, at man slet ikke kan få batteriet sat i sin drone. Ligeledes bør man altid se sine batterier efter, hvis dronen er styrtet ned. Såfremt batteriet har fået et slag eller er punkteret, bør det kraftigt overvejes at pensionere batteriet.
Man kan læse mere om Lipo batterier på en række sites, et par af disse er listet herunder:
https://en.wikipedia.org/wiki/Nickel–cadmium_battery
https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_commercial_battery_types
