Батареи: Литий-Фосфат против Литий-Полимера Широкое внедрение бесколлекторных моторов и Литий-Полимерных батарей за последние несколько лет обусловило резкий рост рынка электро-моделей вертолетов. Думаю понятно, что и спортсменам, и тем более любителям и начинающим интересно иметь относительно простую, «чистую» модель всегда готовую к полету. Для большинства спортсменов-вертолетчиков пока эта мечта не достижима – ведь удельная энергоемкость современной Литий-Полимерной батареи весом ок 500 гр составляет ок 75-85Ватт/Час, в то время как метанольное топливо с тем же весом «отдает» ок 200-250Ватт/Час. Но если учесть, что всего лишь три-четыре года назад соотношение удельной емкости аккумуляторы/топливо было хуже в два раза – то можно ожидать скорого прогресса. Но вопрос все же стоит шире – удастся ли производителям аккумуляторов так же добиться и возможности их быстрого заряда (за 10-20 мин), стойкости к электрическим и механическим перегрузкам, большой продолжительности работы. Возможно что создание и развитие Литий-Фосфатных батарей даст ответ на эти вопросы. Литий-Полимеры Литий – Полимеры (Lithium Polymer, LiPo, ЛиПо) в последние годы прочно закрепились в модельной технике. Используются не только как силовые (их основное назначение), но и как легкие бортовые источники питания. Существует достаточно много торговых марок ЛиПо (самые авторитетные FlightPower, ThunderPower, PolyQuest, Kokam…). Но производителей в мире не так много, и например FlightPower, ThunderPower и некоторые другие известные марки размещают свои заказы на заводе Enerland в Южной Корее.
Основные достоинства ЛиПо: - наилучшее соотношение энергоемкость/масса - большая нагрузочная способность силовых ЛиПо (ток отдачи) - широкий спектр (по емкости, весу, нагрузочной способности) выпускаемых батарей - широкий спектр выпускаемых зарядных устройств Основные недостатки ЛиПо: - высокая цена - малый срок эксплуатации силовых ЛиПо - малая стойкость к механическим и электрическим перегрузкам - узкий температурный спектр работы - обязательная постоянная балансировка батарей в блоке - большое время заряда батареи
На графике типичная характеристика напряжения-емкости-температуры при разряда силовой батареи (FlightPower) в зависимости от разрядного тока (С- номинал емкости батареи). На этом графике усредненное количество рабочих циклов ЛиПо в зависимости от разрядного тока и температуры блока (С- номинал емкости батареи). Литий-Фосфаты Литий-Фосфаты (Lithium Iron Pho, LiFe, LiFePo4, LiPho, ЛиФо) совсем недавно появились на модельном рынке. Примерно два года назад эти батареи широко начали применять в аккумуляторных блоках ручного профессионального строительного инструмента. Догадливые моделисты быстро оценили достоинства новых батарей и начали скупать и «перепаковывать» такие блоки. В середине 2006 года производитель представил специальные модельные Ли-Фо аккумуляторы. На сегодняшний день патент и производство Литий-Фосфатов сосредоточены в одной компании из США – A123Systems. Основные достоинства ЛиФо: - очень большая нагрузочная способность (ток отдачи) - большой срок эксплуатации - высокая стойкость к механическим и электрическим перегрузкам - широкий температурный спектр работы - необязательная балансировка батарей в блоке - быстрый заряд батареи Основные недостатки ЛиФо: - не лучшее соотношение энергоемкость/масса - ценовой диктат одного производителя - один тип предлагаемых в продаже батарей - выпускается всего несколько типов зарядных устройств
На графике типичная характеристика напряжения-емкости при разряда силовой батареи (А123М1) в зависимости от разрядного тока (С- номинал емкости батареи) и температуры блока. На этом графике типичная кривая зарядки ЛиФо (зарядный ток больше 1С). Надо заметить что вид графика не отличается от стандартного графика зарядки ЛиПо. Сравнение характеристик ЛиФо и ЛиПо В этой таблице сравниваются основные характеристики Литий-Фосфатных и Литий-Полимерных батарей.
Характеристика | Батарея ЛиФо (A123Systems) | Батарея ЛиПо (Enerland) | Пиковое напряжение при зарядке | 3.6-3.8В рекомендовано, допускается перезаряд до 4.2В | 4.2В, но нельзя превышать более чем на 0.1В | Номинальное рабочее напряжение | 3.2-3.3В
| 3.6-3.7В | Минимальное рабочее напряжение | ~2.7В | ~3.3В | Минимальное допустимое напряжение | 2.5В рекомендовано, допускается переразряд до 2,0В и ниже | 3.0В рекомендовано, переразряд ниже 2,5В может повредить батарею | Балансировка блока батарей | Рекомендуется изредка, большая точность не обязательна | Обязательна с точностью не хуже +/-0.005В | Емкость | 2300мАч | 2200мАч | Вес | ок.74г
| ок.53г. | Нагрузочная способность (рабочий ток)
| от 100А - ок.40С
| от 40А - ок.20С | Ток/Время зарядки | до10A/от 15 мин
| до 1C-2,2А/от 75 мин | Количество рабочих циклов до уменьшения емкости - 80% номинала. Испытания при токе ок.10С-25А и температуре до 66градС. | Более 500 | Около 150 | Вид и размеры | Твердый цилиндр, диам. 26,0 х высота 66,5мм (35,3см3) | Мягкая пластина, 79,0 х 42,0 х 9,0мм (29,9см3) | Рабочая температура | -30/+60градС | 0/+60градС |
Заключение В свое время многих моделистов отпугивала сложность эксплуатации, нестабильность и взрывоопасность первых Литий-Полимеров. Так и сейчас моделистов сдерживает новизна и практическое отсутствие информации о Литий-Фосфатах. В этом обзоре я постарался коротко обобщить опыт коллег моделистов, данные с сайтов производителей и специалистов, ну и конечно свой опыт «общения» с силовыми ЛиПо и ЛиФо на больших моделях электровертолетов (размер лопастей от 520мм). Что же выбрать? Я бы поставил вопрос так: или ЛиПо, и тогда на одном блоке можно сделать один полет в 7-9 минут и потом «заряжаться» ок 1,5 часа, или ЛиФо – тогда за эти же 1,5 часа можно сделать четыре полета по 5-6 минут. Использована статья Дмитрия Деригина с сайта http://www.modelka.kiev.ua
|