kapacita lipo

Janko spravil vlastnú stránku viac sa dozviete tu

V predchádzajúcom článku som omieľal výraz "vnútorný odpor" a pojem "kapacita" sa ocitol na vedľajšej koľaji. Teraz mi to prišlo ľúto a pokúsim sa to vykompenzovať. Samozrejme mám na mysli kapacitu pohonnej batérie s dôrazom na LiPol.

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. Zastavím 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 prúd). 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 Ampérov, budeme nemilo prekvapení, že častokrát z batérie "vycucneme" sotva polovicu nominálnej kapacity. Overil som to aj prakticky: v niektorých modeloch mám namontovaný prúdový senzor a telemetria okrem iného zobrazuje aj odoberaný prúd a jeho integráciou v čase vypočitáva 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 som spomínal v predchádzajúcom článku: úbytok napätia na vnútornom odpore spôsobí nižšie napätie pre regulátor, ktorý preto skôr vypne a zabráni vyčerpaniu zvyšku kapacity.

A čo ten druhý dôvod? Keď batériu nabijeme, zistíme, že dodaná kapacita je oveľa vyššia ako kapacita predtým odčerpaná. Kde je ten rozdiel? My sme zmerali len kapacitu dodanú do pohonnej jednotky. Avšak časť energie sa premenila na teplo a tú sme nemerali, pretože sa to udialo vnútri batérie. A koľko energie sa premenilo na teplo? 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 trochu "vybehaná" LiPolka, takú má 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. Obzvlášť LiPolky sú na to veľmi citlivé. 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.