Как безопасно зарядить LiPo аккумулятор дрона

Аккумуляторы LiPo обеспечивают высокую мощность в легком формате, что делает их распространенными в дронах FPV, сельскохозяйственных БПЛА, промышленных платформах и других высокопроизводительных самолетах. Однако те же характеристики, которые позволяют LiPo-батарее выдавать сильный ток, также требуют осторожной зарядки и обращения.

Безопасная зарядка – это не только подключение аккумулятора к зарядному устройству. Зарядное устройство должно соответствовать химическому составу аккумулятора, количеству ячеек, напряжению и требованиям к зарядке. Оператор также должен проверять аккумулятор перед зарядкой, использовать правильное подключение балансов, следить за процессом и немедленно останавливаться, если аккумулятор выходит из строя.

В этом руководстве объясняется безопасная зарядка аккумулятора дрона с точки зрения оператора и OEM-производителя. Он ориентирован на практику зарядки LiPo и не заменяет инструкции производителя аккумулятора. Определения напряжения см. Таблица напряжения аккумулятора дрона . Информацию о набухании, хранении и обращении с поврежденной упаковкой см. Контрольный список безопасности и хранения аккумулятора дрона.

Быстрый ответ

Чтобы безопасно зарядить LiPo аккумулятор дрона:

1. Проверьте химический состав батареи и количество ячеек.

2. Осмотрите блок, провода, разъемы и балансировочный провод.

3. Используйте зарядное устройство, предназначенное для аккумуляторов LiPo.

4. Выберите правильное количество ячеек и режим зарядки.

5. Используйте балансовую зарядку для пакетов с несколькими ячейками.

6. Установите зарядный ток в соответствии с техническими характеристиками аккумулятора.

7. Поместите аккумулятор на устойчивую негорючую поверхность.

8. Оставайтесь рядом во время зарядки.

9. Прекратите зарядку, если аккумулятор вздулся, повредился, стал необычно горячим или ненормальным.

10. Дайте аккумулятору остыть перед полетом или хранением.

Никогда не заряжайте поврежденный, протекший, проколотый или вздутый аккумулятор. Не используйте неправильную настройку количества ячеек и не оставляйте заряжающуюся батарею LiPo без присмотра.

Почему LiPo-аккумуляторы требуют осторожной зарядки

Батарея LiPo содержит одну или несколько перезаряжаемых ячеек, соединенных последовательно или параллельно. Каждая ячейка имеет определенный диапазон напряжения. В многоячеечной упаковке небольшие различия между ячейками могут стать более существенными во время зарядки и разрядки.

Небезопасная зарядка может возникнуть в результате:

• неправильный подсчет клеток;

• чрезмерное зарядное напряжение;

• чрезмерный зарядный ток;

• клеточный дисбаланс;

• повреждена проводка;

• плохой контакт разъема;

• зарядка горячего или холодного аккумулятора;

• использование неправильного режима зарядки;

• зарядка физически поврежденного рюкзака;

• оставив батарею без присмотра.

Качественная упаковка и зарядное устройство снижают риск, но не устраняют необходимости в правильных рабочих процедурах.

Понимание напряжения LiPo батареи и количества ячеек

Батареи LiPo обычно маркируются буквой «S»:

Число перед «S» представляет ячейки, соединенные последовательно. Батарея 4S состоит из четырех ячеек и при полной зарядке достигает напряжения примерно 16,8 В.

Зарядное устройство должно быть настроено на фактическое количество ячеек. Настройка 4S не должна использоваться для батареи 6S. Прежде чем начать, проверьте этикетку, конфигурацию разъема и дисплей зарядного устройства.

Что такое пополнение баланса?

Балансная зарядка заряжает многоячеечный блок LiPo, контролируя напряжение каждой отдельной ячейки. Зарядное устройство использует балансировочный провод для определения разницы напряжения на уровне ячеек и регулировки процесса зарядки.

Зарядка баланса помогает:

• держите напряжения ячеек ближе друг к другу;

• снизить риск перезаряда в отдельной ячейке;

• улучшить консистенцию упаковки;

• выявить аномальное поведение клеток;

• поддержка более надежной работы пакета.

Для большинства многоячеечных аккумуляторов LiPo для дронов балансовая зарядка должна быть обычным методом зарядки, если производитель батареи не указывает другую утвержденную процедуру.

Один только основной разъем питания может не предоставить информацию на уровне ячейки, необходимую для балансовой зарядки. Разъем баланса должен быть совместим с зарядным устройством и правильно вставлен.

Шаг 1. Осмотрите аккумулятор перед зарядкой

Перед подключением зарядного устройства осмотрите всю упаковку.

Проверьте:

• отек или отечность;

• проколы, порезы или ссадины;

• смятые углы;

• открытая фольга;

• поврежденные провода;

• незакрепленные разъемы;

• сгоревшие или обесцвеченные клеммы;

• необычный запах;

• утечка;

• чрезмерная жара;

• повреждены балансировочные провода.

При наличии каких-либо серьезных отклонений не заряжайте аккумулятор. Не прокалывайте, не сжимайте, не открывайте, не паяйте и не пытайтесь отремонтировать вздутую или поврежденную LiPo батарею.

Аккумулятор может выглядеть нормально внешне, но при этом иметь электрическую неисправность. Если на аккумуляторе наблюдается аномальное напряжение, необычный нагрев или противоречивые показания элементов, прекратите его эксплуатацию и следуйте процедурам безопасности производителя.

Шаг 2. Подтвердите совместимость зарядного устройства

Используйте зарядное устройство, разработанное с учетом химического состава и конфигурации аккумулятора.

Убедитесь, что зарядное устройство поддерживает:

• химия LiPo;

• количество ячеек батареи;

• необходимое напряжение полного заряда;

• выбранный зарядный ток;

• пополнение баланса;

• совместимые разъемы;

• доступный источник питания.

Не думайте, что зарядное устройство для литиевых аккумуляторов другого химического состава автоматически подходит для LiPo. Профили зарядки могут различаться в зависимости от химического состава.

Отображаемое количество ячеек на зарядном устройстве должно совпадать с этикеткой аккумулятора. Если зарядное устройство обнаружит другое количество ячеек, остановитесь и исследуйте, а не заставляйте процесс продолжаться.

Шаг 3. Выберите правильный режим зарядки

Для многоэлементной LiPo-батареи дрона выберите утвержденный режим балансовой зарядки LiPo, если он доступен.

Избегайте выбора:

• неправильный химический состав;

• режим NiMH или NiCd;

• свинцово-кислотный режим;

• неправильное количество клеток;

• несанкционированный высоковольтный режим;

• режим быстрой зарядки, превышающий технические характеристики аккумулятора.

Некоторые аккумуляторы предназначены для определенного профиля зарядки при высоком напряжении. Используйте этот режим только в том случае, если батарея четко обозначена для него и зарядное устройство его поддерживает.

В случае сомнений следуйте техническим характеристикам производителя батареи, а не делайте предположения, исходя из разъема или номинального напряжения.

Шаг 4. Установите зарядный ток

Зарядный ток обычно выражается в амперах. Правильное значение зависит от емкости аккумулятора, конструкции элемента и спецификаций производителя.

Общая ссылка:

Зарядный ток (А) = емкость (Ач) × выбранная скорость зарядки (С)

Например, аккумулятор емкостью 5 Ач, заряженный с примерной скоростью 1C, будет использовать:

5Ач × 1С = 5А

Это пример расчета, а не универсальная рекомендация. Некоторые батареи могут поддерживать другую скорость зарядки, но оператору никогда не следует превышать документированный предел.

Более высокий зарядный ток может сократить время зарядки, но может увеличить нагрев и напряжение. Если в спецификации аккумулятора не указана скорость быстрой зарядки, используйте консервативную утвержденную настройку.

Шаг 5. Подключите аккумулятор правильно

Перед подключением поместите аккумулятор на устойчивую негорючую поверхность.

Соединять:

1. основной разъем питания;

2. балансовый разъем;

3. любая утвержденная температура или соединение связи, требуемое системой.

Проверьте полярность и выравнивание разъема. Никогда не вставляйте разъем на место с силой. Незакрепленный или частично вставленный разъем может создавать сопротивление и нагреваться.

Держите провода вдали от острых кромок, вращающегося оборудования, влаги и проводящих металлических предметов.

Шаг 6. Контролируйте процесс зарядки

Оставайтесь рядом, пока аккумулятор заряжается. Не оставляйте аккумулятор заряжаться на ночь или вдали от рабочей зоны.

Монитор:

• считывание количества ячеек зарядного устройства;

• зарядный ток;

• напряжения отдельных ячеек;

• температура батареи;

• температура разъема;

• ход зарядки;

• необычный запах, звук или внешний вид.

Немедленно прекратите зарядку, если аккумулятор:

• набухает;

• становится необычайно жарко;

• утечки;

• производит дым или необычный запах;

• показывает большую разницу напряжений ячеек;

• заставляет зарядное устройство сообщать об ошибке;

• неоднократно не может сбалансироваться;

• имеет поврежденные разъемы или провода.

Отойдите от аккумулятора, если появится дым или огонь, и следуйте применимым процедурам аварийной ситуации и безопасности аккумулятора. Не прикасайтесь напрямую к сильно перегретой или горящей литиевой батарее.

Шаг 7. Подтвердите окончание зарядки

Обычная зарядка LiPo заканчивается, когда батарея достигает заданного напряжения полной зарядки и зарядное устройство указывает на завершение.

После зарядки проверьте:

• сообщение о завершении зарядного устройства;

• напряжения отдельных ячеек;

• общее напряжение батареи;

• состояние разъема;

• температура батареи;

• физический вид.

Полностью заряженную аккумуляторную батарею не следует хранить в полностью заряженном состоянии в течение длительного периода времени, если производитель батареи не указал такую ​​практику.

Зарядка перед полетом

После зарядки дайте аккумулятору стабилизироваться. Перед установкой в ​​дрон упаковка должна иметь подходящую температуру.

Перед полетом:

• еще раз осмотрите пачку;

• проверить разъем;

• проверить напряжение аккумулятора;

• убедитесь, что аккумулятор правильно закреплен;

• следить, чтобы пачка не вздулась;

• убедиться, что низковольтная защита дрона настроена правильно;

• избегайте использования аккумулятора, который сильно нагрелся во время предыдущего полета или зарядки.

Не следует устанавливать новую заряженную батарею, если наблюдается какое-либо необъяснимое ненормальное поведение.

Зарядка при хранении и долгосрочное хранение

Если аккумулятор не будет использоваться в ближайшее время, используйте одобренную функцию хранения зарядного устройства, если она доступна. Режим хранения переводит аккумулятор в более низкий уровень заряда, предназначенный для периодов без полета.

При длительном хранении следует учитывать:

• напряжение хранения;

• температура;

• влажность;

• физическая защита;

• предотвращение короткого замыкания;

• периодический осмотр;

• местные требования к транспортировке и утилизации.

Не храните LiPo-батарею под прямыми солнечными лучами, рядом с источниками тепла, в автомобиле, подвергающемся воздействию экстремальных температур, или в местах, где металлические предметы могут контактировать с клеммами.

Подробное руководство по набуханию и хранению содержится в Статья о безопасности и хранении аккумулятора дрона , а не в самой процедуре зарядки.

Распространенные ошибки при зарядке

Зарядка с неверным количеством ячеек

Это может подвергнуть аккумулятор воздействию неподходящего напряжения. Всегда сверяйте настройки зарядного устройства с этикеткой аккумулятора.

Зарядка без балансира

В случае блока с несколькими ячейками отсутствие балансного соединения может помешать зарядному устройству контролировать напряжение отдельных ячеек.

Зарядка поврежденного аккумулятора

Не заряжайте вздутый, проколотый, протекший или механически поврежденный аккумулятор.

Использование чрезмерного зарядного тока

Более быстрая зарядка не является автоматически более безопасной или лучшей зарядкой. Следуйте документированному пределу ставки заряда.

Зарядка горячего аккумулятора сразу после полета

Перед зарядкой дайте аккумулятору остыть. Зарядка горячего аккумулятора может увеличить стресс и температуру.

Зарядка в неконтролируемом месте

Не заряжайте на кровати, диване, деревянной загроможденной поверхности, рядом с бумагой или легковоспламеняющимися жидкостями.

Оставление аккумулятора без присмотра

Зарядку LiPo следует контролировать от начала до конца.

Как OEM-производители должны разрабатывать безопасные системы зарядки

Для коммерческого дрона безопасность зарядки должна учитываться при проектировании аккумуляторной батареи и самолета.

Команды OEM должны определить:

• химия аккумуляторов;

• количество клеток;

• номинальное и полное напряжение заряда;

• зарядный ток;

• балансовый метод;

• тип разъема;

• измерение температуры;

• Требования BMS или PCM;

• защита от перенапряжения;

• защита от перегрузки по току;

• защита от короткого замыкания;

• зарядка связи;

• режим хранения;

• процедура выездного обслуживания;

• Требования к транспортировке и документации.

ЦЕРНЕ Служба индивидуальной аккумуляторной батареи поддерживает обсуждение размеров упаковки, компонентов защиты, разъемов, опций NTC, функций BMS и требований применения.

Перед производством проверьте упаковку и зарядное устройство вместе:

• обычная зарядка;

• высокие и низкие температуры окружающей среды;

• повторяющиеся циклы зарядки;

• состояния клеточного дисбаланса;

• условия неисправности разъема;

• вибрация и условия транспортировки;

• сценарии использования на местах.

Часто задаваемые вопросы

Сколько времени занимает зарядка LiPo аккумулятора дрона?

Время зарядки зависит от емкости, начального уровня заряда, зарядного тока, состояния элемента, мощности зарядного устройства и требований к балансу. Аккумулятору может потребоваться больше времени, если зарядное устройство балансирует элементы ближе к концу цикла.

Могу ли я зарядить LiPo аккумулятор дрона без балансировочного зарядного устройства?

Многоэлементные LiPo-батареи обычно следует заряжать с использованием утвержденного процесса балансовой зарядки, если производитель батареи не указывает другой метод. Балансная зарядка помогает контролировать напряжение отдельных ячеек.

Могу ли я зарядить горячую батарею LiPo сразу после полета?

Перед зарядкой дайте аккумулятору остыть до рекомендованного производителем диапазона. Зарядка горячей батареи может увеличить термическую нагрузку.

Что делать, если LiPo-аккумулятор вздулся во время зарядки?

Остановите процесс зарядки, если это безопасно, отойдите от аккумулятора и следуйте инструкциям производителя в отношении поврежденного аккумулятора. Не прокалывайте, не сжимайте, не открывайте и не ремонтируйте упаковку.

Могу ли я оставить аккумулятор дрона заряжаться на ночь?

Нет. Зарядку LiPo следует контролировать. Не оставляйте аккумулятор заряжаться во время сна или вдали от места зарядки.

Нужно ли заряжать батарею дрона до 100% перед каждым полетом?

Используйте процедуру зарядки, указанную для аккумулятора и миссии. Аккумулятор, предназначенный для немедленного полета, может быть полностью заряжен, тогда как аккумулятор, находящийся на хранении, обычно должен находиться в утвержденном состоянии для хранения.

Могу ли я использовать любое зарядное устройство LiPo для аккумулятора дрона?

Нет. Зарядное устройство должно соответствовать требованиям по химическому составу аккумулятора, количеству ячеек, напряжению, току, разъемам и балансировке.

Какую информацию должен получить производитель аккумуляторов?

Укажите необходимое напряжение, емкость, зарядный ток, количество ячеек, разъем, температурный диапазон, метод зарядки, требования к защите, физические размеры и рабочее применение.

Заключение

Безопасная зарядка LiPo зависит от всего процесса: осмотрите батарею, проверьте химический состав и количество элементов, используйте правильное зарядное устройство, сбалансируйте зарядку многоэлементных блоков, подавайте разрешенный ток, контролируйте процесс и правильно храните батарею.

Не заряжайте поврежденный или вздутый аккумулятор, не используйте неправильные настройки зарядного устройства и не оставляйте зарядку LiPo без присмотра. Для OEM-проектов требования к аккумулятору и зарядному устройству должны разрабатываться и утверждаться вместе.

Нужен аккумулятор LiPo с совместимыми требованиями к зарядке, защите и разъемам? Свяжитесь с ZERNE для индивидуальной оценки батареи.