Využiteľná kapacita LiPol batérie
Vo viacerých článkoch na našej Web stránke sme dostatočne zdôraznili význam vnútorného odporu pohonnej batérie, ale pojem "kapacita" sa akosi ocitol na vedľajšej koľaji.
Teraz nám to prišlo ľúto a pokúsime sa to vykompenzovať.
Samozrejme máme na mysli kapacitu pohonnej batérie s dôrazom na LiPol.
autor: Janko O.
Upravený a doplnený pôvodný článok.
Udáva sa v Ah (Ampér-hodina), ale častejšie v mAh (mili-Ampér-hodina). Je to schopnosť pojať a následne poskytovať elektrický prúd po určitý čas. Napr. kapacita 1000mAh: prúd 1mA (miliAmpér) po dobu 1000 hodín, alebo 10mA - 100 hodín, 100mA - 10 hodín, 1A - 1 hodinu, 10A - 6 minút, 100A - 36 sekúnd.
Zastavíme to, lebo každý tuší, že ten posledný výpočet je poriadna blbosť. Pravdu povediac, výpočet je v poriadku, ale v skutočnosti to tak fungovať nebude. A dokonca aj ten predposledný údaj (10A - 6 minút) je len hypotetický.
Isto to poznáte aj sami: keď lietate úsporne (na polovičný prúd), batéria vydrží viac ako 2x dlhšie, ako keď to riadne vypekáte (na plný plyn). Výsledky merania dokazujú, že celú kapacitu batérie takto nikdy nevyčerpáte. Vyčerpať udávanú kapacitu je možné len pri odberoch jednotiek alebo desiatok mA. Čím väčší je odoberaný prúd, tým menšiu kapacitu je možné reálne vyčerpať. A keďže my modelári radi odoberáme prúdy rádovo desiatok (a stále častejšie aj stoviek) Ampérov, budeme nemilo prekvapení, že častokrát z batérie "vycucneme" sotva polovicu nominálnej kapacity.
Overili sme to aj prakticky, pretože v niektorých modeloch máme namontovaný prúdový senzor a telemetria zobrazuje aj odoberaný prúd a vyčerpanú kapacitu. Príklad: elektro-jet - LiPolka 3S 2200 mAh: pohodový let - odčerpaná kapacita 1500 až 1600mAh, razantný let - 1200 až 1300 mAh. Pri použití už staršej batérie bola odčerpaná kapacita úbohých asi 900 mAh.
Kam sa teda podela naakumulovaná energia? Aké sú dôvody tohoto nepríjemného javu? Dôvody sú dva, ale obidva majú spoločného vinníka, už skôr spominaný vnútorný odpor - Ri.
Prvý dôvod už sme spomínali v článku "Céčka a vnútorný odpor LiPo akumulátorov": úbytok napätia na vnútornom odpore spôsobí nižšie napätie pre regulátor, ktorý preto skôr vypne a zabráni vyčerpaniu zvyšku kapacity.
Druhý dôvod: Časť energie sa premenila na teplo. Ale aká veľká časť to môže byť?
Tepelný výkon je rovný súčinu vnútorného odporu Ri a druhej mocniny odoberaného prúdu. Príklad bude názornejší.
Majme LiPolku 3S (11,1 Voltu) s celkovým vnútorným odporom 0,1 Ohmu (3 články po 33,3 miliOhmu). To je už dosť "vybehaná" LiPolka, aj takú má asi každý z nás. Pri odbere 1 Ampér sa na teplo premení 0,1 Wattu (čo je 0,9% z celkového výkonu), v motore 11 Wattov. Pri odbere 5A: teplo 2,5W (4,5%), motor 53W. Pri odbere 10A: teplo 10W (9%), motor 101W. Pri odbere 30A: teplo 90W (27%), motor 243W. Ale to by na regulátore bolo len 8,1 Voltu a ten by už dávno začal obmedzovať alebo vypínať motor.
To, že sa pri tomto prúde viac ako štvrtina výkonu "vykudlila" na teplo, má ešte ďalší aspekt: nežiadúce prehrievanie batérie. A obzvlášť LiPolky sú na to veľmi citlivé. Niektoré materiály, z ktorých je LiPolka vnútri skompletovaná, sú zlými vodičmi tepla. Preto teplo, vytvorené vo vnútri štruktúry, má problém dostať sa na povrch a byť odvedené chladiacim vzduchom.
Skrátka - chladenie LiPolky je problém. K tomu ešte negatívne prispieva usporiadanie článkov. Najlepšie je na tom jeden samostatný článok. Ten je chladený zo všetkých strán, ale kto taký používa?
Dvojčlánok je na tom trochu horšie, ale aspon zaručuje, že obidva články sú chladené rovnako.
Od trojčlánku vyššie je situácia zlá. Vnútorné články nielen že nie sú dobre chladené, ale dokonca sú svojimi susedmi vyhrievané. A niekedy to ešte "vylepší" aj samotný modelár, keď batériu starostlivo zabalí do molitanu.
Aby to bolo názornejšie, pripravili sme porovnanie situácie pri použití dvoch rozdielnych LiPol batérií. Ako východziu hodnotu sme zvolili pomerne bežnú a "obľúbenú" kapacitu 2200 mAh - zapojenie 3-článok. Rozdiel je v ich vnútornom odpore: zatiaľ čo jedna má 100 miliOhmov (tomu zodpovedajú Céčka asi 5), tak tá druhá má len 20 miliOhmov (čomu zodpovedajú Céčka asi 25).
Je zrejmé, že vyčerpať (a využiť) všetku energiu, ktorú batéria v sebe má, sa nepodarí nikdy. Čím väčší vnútorný odpor a čím väčší odoberaný prúd, tým väčšia časť energie zostane v batérii nevyužitá a nevyužiteľná, prípadne časť z nej sa premení na teplo. Jedinou cestou je znížiť vnútorný odpor pohonných batérií, pretože odoberané prúdy sa neustále zvyšujú. Dôsledkom toho sú aj rôzne "nanotechnológie", ktoré vstúpili už aj do modelárskej sféry.
Asi sa pýtate, že prečo sme do problematiky využiteľnej kapacity nezhrnuli prirodzený pokles kapacity LiPol batérií. Na záklede našich skúseností a hlavne na základe výsledkov meraní, sme zistili, že pokles kapacity LiPoliek, či už vplyvom starnutia (času), alebo vplyvom používania (počtu cyklov) je rádovo na úrovni percent (väčšinou nie viac ako 10%). Avšak zmena vnútorného odporu, či už vplyvom času alebo počtu cyklov, je rádovo desiatok, ale skôr stoviek percent. Skrátka, následkom týchto vplyvov sa kapacita LiPol batérie zmení len málo, avšak vnútorný odpor sa zmení aj niekoľkonásobne.
V našich úvahách alebo výpočtoch sme predpokladali, že batérie majú stále také Céčka, ako je na nich napísané. Ale že to tak nie je, o tom pojednáva článok Céčka a vnútorný odpor LiPo akumulátorov. Aké Céčka vaše LiPol batérie skutočne majú môžete bez aj bez špeciálnych meracích prístrojov jednoducho zistiť, tak ako to popisuje článok Zistenie skutočných Céčok batérie bez špeciálnych prístrojov. Pre bežného modelára je toto zrejme najlacnejšia a najschodnejšia cesta, ako zistiť "kondíciu" pohonných batérií, ačkoľvek na našej Web stránke uvádzame aj návod na výrobu Merača vnútorného odporu LiPol batérií.
Súvisiace články:
Zistenie skutočných Céčok batérie bez špeciálnych prístrojov
Measuring Internal Resistance of LiPo Battery, Measure Instrument, C-rate, C rate, Meranie, merací prístroj, Ri vnútorný odpor LiPol článkov a batérií, hodnota C, C-rate, Kapacita, Misura, strumento di misura, la resistenza interna Ri cellule LiPol e le batterie, il C, C-rate, capacità, Mätning, mätinstrument, inre resistans Ri LiPol celler och batterier, C, C-kurs, kapacitet, El control, instrumento de medición, la resistencia interna Ri LiPol pilas y baterías, el C, C-tipo, capacidad, Измерения, измерительных приборов, внутреннее сопротивление Ri ЛИПОЛ элементов и батарей, C, C-скорость, мощность, Medição, instrumentos de medição, a resistência interna Ri Lipol pilhas e baterias, o C, C-rate, capacidade, Pomiarowych, przyrządów pomiarowych, opór wewnętrzny ogniwa LiPol Ri i baterii, C, C-rate, pojemność, Måling, måleinstrument, den interne motstanden Ri LiPol celler og batterier, C, C-rate, kapasitet, Messen, Messgeräte, den inneren Widerstand Ri LiPol Zellen und Batterien, die C-, C-Rate, Kapazität, Mérés, mérőműszer, a belső ellenállás Ri LiPol cellák és telepek, a C, C-os, férőhelyek száma, Meting, meetinstrument, de inwendige weerstand Ri LiPol cellen en batterijen, de C-, C-tarief, capaciteit, Mesure, instrument de mesure, la résistance interne Ri cellules LiPol et des batteries, le C, C-taux, la capacité, Mittaus, mittauslaite, sisäinen vastus Ri LiPol parit ja paristot, C, C-korko, kapasiteetti, Måling, måleinstrument, indre modstand Ri LiPol celler og batterier, C, C-sats, kapacitet, Measurement, measuring instrument, the internal resistance Ri LiPol cells and batteries, the C, C-rate, capacity, מדידה, מכשירי מדידה, הר"י תאי התנגדות פנימית סוללות, C, C-הדולר, קיבולת, لقياس ، أجهزة القياس ، وخلايا ري المقاومة الداخلية والبطاريات ، وجيم ، جيم الصرف ، القدرة
<Staršie | tento článok | Novšie>
Napísané: 27. 9. 2021, 08:14 | Prečítané: 17091x | Kategórie: Pohony | Napísal: admin |
Komentáre: 0
Zatial tu nieje žiaden príspevok, môžeš začať ty:-)
Pridaj komentár
- Pre odoslanie správy môžete aj použiť klávesovoú skratku Alt+S. (Podporujú len niektoré prehliadače)
- HTML znaky budú prevedené na entity.
- Vyjadrujte sa tu ako doma, aby sme vedeli ako to u Vás vypadá.
- Odkazy začínajúce http:// budú automaticky prevedené na odkazy , nepoužívajte však v jednom príspevku viac ako 3 - to robia len spam roboti:-)