Test použiteľnosti "lacného" 4S LiFePo4 akumulátora.

Chcel som vyskúšať a porovnať chovanie LiPo a LiFePo4 akumulátora pre účely "portable" vysielania s 40-50W výkonom.

Pre tento účel používam k FT-857 2 kúsky LiPo ZIPPY 5000mAh 3S (3 články v sérii) 20C series v "hardcase" prevedení (18,07USD + pošta 5USD. Problémom tohto riešenia je napätie a jeho priebeh. Nabíjacie napätie je 12,6V, ale toto napätie okamžite po odpojení od nabíjačky klesá a bežné prevádzkové napätie v záťaži je pod 12V, priemerne 11,5V, v špičkách klesá pod 11V a ku koncu 10,5V. Toto sa ale nepáči vysielačkám s napájaním 12V, Yeasu FT-857 je ešte relatívne "tolerantné" a tých 30-40W PEP vykúzli aj pri 11,5V, ale Icom 706 s tým má problém výraznejší a preto sa na portable s LiPo príliš nehodí. S napätím súvisí aj linearita a skreslenie výstupného signálu, ktorá je pod 11V zlá (počuteľne). Ďalší problém je využiteľnosť kapacity (náboja), ktorá súvisí s priebehom vybíjacej charakteristiky LiPo akumulátorov.

Výhodou LiFePo okrem lepšieho priebehu vybíjacej charakteristiky by mala byť aj vyššia bezpečnosť, dlhšia životnosť, tepelná stabilita a vyššia "blbuvzdornosť" pri používaní na rozdiel od LiPo ku ktorej sa treba "vedieť správať" aby sa nenafučala, nebuchla, nezahorela, čo aj tak občas napriek snahe spraví.

Preto som na test a ak to bude vyhovovať aj na prevádzku kúpil na aliexpresse 6,5Ah LiFePo4 akumulátor za 18,22€ vrátane pošty (apríl 2021) s udávanými parametrami:

Už pri pohľade na konektor na fotkách mi bolo jasné, že to deklarovaných 25A "nedá" :) Ale podľa rozmerov a váhy to vyzeralo na články typu 32700, ktoré mávajú pri LiFePO4 okolo 6Ah. Zvedavosť zvíťazila a objednal som ho (v košíku "visel" mesiac pokiaľ som sa rozhodol).

Testovanie s novými vodičmi a 150W nastaviteľnou elektronickou záťažou.

Napätie bez zaťaženia po nabití priamo na kontaktoch článkov, celkové 13,85V; jednotlivé články 3,35V / 3,47V / 3,66V / 3,35V

Zmeraný úbytok medzi kontaktami batérie + / - a výstupom z BMS je 0,14V pri prúde 5A, preto som robil dve merania.

Zmeraný úbytok na 20A poistke 0,015V pri konštantnom prúde 5A. Namerané napätia pri 5A:

Po 5 min výstupe BMS 12,55V ; na batérii 12,69V

Po 10 min výstupe BMS 12,54V ; na batérii 12,67V

Po 20 min výstupe BMS 12,50V ; na batérii 12,63V

Po 30 min výstupe BMS 12,45V ; na batérii 12,57V

Po 40 min výstupe BMS 12,39V ; na batérii 12,51V

Po 50 min výstupe BMS 12,28V ; na batérii 12,40V

Po 60 min výstupe BMS 12,08V ; na batérii 12,20V

Po 67 min výstupe BMS 11,36V

Po 68 min výstupe BMS 10,82; na batérii 10,84

Po 69min výstupe BMS 10,5V, došlo k odpojeniu výstupu.

Vypočítaná kapacita pri 5A vybíjaní je tak 5,75Ah (odobraný náboj).

Meranie pomerov pri nabíjaní po 100 minútach s prúdom 3A , napätie na I/O svorkách BMS 13,92V a priamo na batérií 13,85V, jednotlivé články 3,48/3,45/3,44/3,47V.

Ukončenie nabíjania nastalo pri 14,22V @ 3A. Napätie po odpojení nabíjačky bez zaťaženia po nabití priamo na kontaktoch článkov, celkové 13,90V, jednotlivo 3,37/3,49/3,64/3,35V. Články nie sú vyrovnané a BMS ich nevie vyrovnávať (balancovať).

Vyrovnávanie som tak spravil "ručne" na IMAX B8+.

Nasledoval test s vybíjacím prúdom 10A, tento som však po dvoch minútach prerušil, doska BMS sa veľmi prehrievala, prst sa na nej nedal udržať a zvyšoval sa na nej úbytok cez 0,25V, rozdiel medzi pripojením batérie a výstupom, čo je 3W tepla, ktoré sa nemá ako uchladiť, treba počítať že BMS je "zavretý" v papierovej a plastovej ochrannej fólii. Problém nebolo len prehrievanie MOSFET spínačov, ale aj bočníka. Postupne som testoval prehrievanie, pri 5A je to v poriadku, ale nad 7A je ohrievanie veľké a nevhodné na trvalé zaťaženie. Podozrenie na poddimenzovanie sa bohužiaľ potvrdilo. Vyriešil by to iný výkonnejší BMS stavaný na väčší prúd.

Aby som mohol spraviť test s 10 A záťažou, pripojil som vodiče priamo na batériu (aj s poistkou).

Napätie bez zaťaženia po nabití priamo na kontaktoch článkov, celkové 14,07V

Namerané napätia pri konštantnom prúde 10A:

Po 5min 12,25V

Po 10min 12,23V

Po 15min 12,18V

Po 20min 12,13V

Po 25 min 12,03V

Po 30 min 11,82V

Po 31 min 11,77V

Po 32 min 11,67V

Po 33 min 11,51V

Po 34 min 11,24V

Po 35 min 10,58V a následne som test vypol.

Vypočítaná kapacita pri 10A vybíjaní je tak 5,8Ah (odobraný náboj).

Miesta, kde sú "nabodované" ploché vodiče na články boli citeľne teplejšie. Teplota článkov neprekročila zvonka 43C (merané IR teplomerom). Dostal som sa priamo k telu článku a zmeral na mínusovom "pásiku" úbytok 0,11V.

Po tomto teste boli pri nabíjaní články vyrovnané a aj samotné nabíjanie prebehlo korektne, ukončila ho nabíjačka po plynulom klesnutí prúdu na 0A pri 14,40V a nie BMS ako doteraz, kedy jeden z článkov presiahol 2,75V.

Test s 10A dopadol dobre, akumulátor "má potenciál" dostať sa do používania a tak som objednal výkonnejší BMS 30A s integrovaným vyrovnávaním. Ako spínače tam sú použité výkonnejšie MOSFETy a je ich 2x 5 kúskov, aj bočník je lepší, chladenie viditeľne lepšie spravené, tak uvidím ako to dopadne. Treba sem zavítať o mesiac, či pribudla aktualizácia ;)

Ak bude akumulátor používaný do 6A, tak by mal plniť funkciu tak ako ho dodal výrobca, bez úprav je tak vhodný napríklad pre rádiá typu KX2, KX3, FT817, IC705 a CB vysielačky. Otázne je, čo spravia časom nevyrovnané články a ako sa to prejaví na využiteľnej kapacite (náboji). Ku tomuto akumulátoru by sa hodil BMS s integrovaným vyrovnávaním, škoda že ho tam výrobca neosadil rovno. Zavádzajúce údaje predávajúceho tiež vyvolávajú otázniky a nedôveru ku kvalite a životnosti.

Posledná aktualizácia 28.8.2021