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Lectura y comprension de etiquetas LiPo
Texto de Ken Myers a la Midwest RC Society

Lectura y comprensión de las etiquetas de baterias LiPo y especificaciones
Basado en una presentación de Ken Myers a la Midwest RC Society en febrero de 2018

 
La etiqueta
El G5, en la esquina superior izquierda de la etiqueta, indica que es una batería LiPo de la marca Hyperion de quinta generación. El SV, en la parte superior izquierda y derecha, indica que es un tipo de voltaje estándar.
Hay baterías LiPo de alto voltaje (HV), con un voltaje de terminación de carga de 4.35V /celda.

La carga máxima de 4.20V / celda, debajo del SV en el lado derecho de la etiqueta, indica que se debe cargar a un voltaje de terminación de 4.20V por celda. Nuevamente, esto indica que esto es un SV LiPo y no un HV LiPo.

El 3S / 11.1V indica que la batería tiene 3 celdas conectadas en serie (S) y que tiene un voltaje nominal de 11.1V. El 11.1 no es un número cardinal, es un número nominal, un número que nombra algo. No tiene ningún valor numérico útil. Se dice que cada celda SV LiPo tiene un valor nominal (denominación) de 3.7V por celda, por lo tanto, tres celdas en serie es la suma de tres celdas nominales de 3.7V.

Todo lo que está haciendo la notación de 3S / 11.1V es confirmar que se trata de una batería serie SV LiPo de 3 celdas.

Cabe señalar que algunos cargadores también muestran una notación similar en una pantalla de "confirmación" antes de que el usuario pueda iniciar el cargador cuando carga el saldo.

50C máximo establece la tasa de descarga máxima recomendada por el fabricante.
2100 mAh es la capacidad declarada del fabricante .

Un comentario antes de una mirada más cercana a las especificaciones

Para casi todos nuestros sistemas de vuelo accionados eléctricamente, medimos la corriente en amperios (A), no en miliamperios (mA). Eso se vuelve relevante cuando se habla de capacidad, tasas de cargos y tasas de descarga.

Desglosando los números de especificación

Las siguientes especificaciones se cortaron y pegaron directamente desde el sitio web del proveedor para esta batería.

Hyperion G5 50C Max - 2100 mah 3S Lipo
Presupuesto:
Capacidad: 2100 mah
Voltaje: 3S, 11.1v nominal
Tasa de descarga: 50Cmax (ráfaga 50C, 25 ~ 30C continuo)
Tasa de carga: 6C máximo, 5C recomendado
Peso: 163 gramos
Dimensiones: 105 x 34.1 x 21.7 mm
Conector de alimentación: XT-60
Balance de conector: JST-XH
CMax = C-Rate continuo para una capacidad nominal del 100%, la entrega es de 1/2 C-Max.

Hyperion G5 50C Max - 2100 mah 3S Lipo
Presupuesto:
Capacidad: 2100 mah (debe ser mAh)
La capacidad de la batería declarada por el fabricante se basa en una carga de corriente constante que, según dicen, es necesaria para llevar una celda / batería de 'voltios completos (V)' a 'voltios en vacío (V)' en una hora.

¿Cuál es el voltaje "completo" y "vacío"?

El voltaje total para una celda LiPo de voltaje estándar generalmente se establece como 4.20 V por celda, como se indica en la etiqueta. Por lo tanto, un paquete con 3 celdas en serie (3S) tiene un voltaje indicado 3 veces 4.20V. Eso es 12.60V para el paquete de ejemplo 3S.

El voltaje vacío para una celda LiPo de voltaje estándar generalmente se da como 3.00 V por celda. Un paquete con 3 celdas en serie (3S) tiene un voltaje 3 veces 3.00V o 9.00V para el paquete de ejemplo 3S.

Aunque la 'capacidad' real del paquete, expresada como una corriente de carga constante por hora, para pasar de 'V total' a 'V vacía', varía con la corriente de carga constante, el valor se trata como una constante .

El fabricante dice que cuando se coloca una carga constante de 2100 miliamperios (mA) en este paquete durante 1 hora, el voltaje pasa de 'V total' a 'V vacío'.

Es algo difícil para nosotros 'pensar' en miliamperios.
Un miliamperio (mA) es una milésima de un amplificador.
"Para 'pensar' en amperios, divide miliamperios (mA) por 1000.
2100 miliamperios (mA) / 1000 = 2,1 amperios (A)

Cuando los amplificadores (A) se utilizan como unidad, la declaración anterior es más fácil de comprender.

El fabricante dice que cuando se coloca una carga constante de 2.1 amperios (A) en este paquete durante 1 hora, la tensión cae de 'V total' a 'V vacía'.
La capacidad es medida por el fabricante a un cierto estándar.

"Según el estándar internacional, todas las celdas están clasificadas para su capacidad a 0.2C, donde C = capacidad nominal de la celda cuando se descarga a una velocidad igual a 0.2 veces la capacidad pronosticada para la celda. La capacidad de la celda clasificada es estadísticamente establecida desde el momento real no se conoce hasta que se prueba ".
Manual FMA LiPo, Sección 3, p. 18

¿Es esto una declaración de la gallina y el huevo?
0.2C para este paquete es 0.42A por hora. Así es, 42 centésimas de amplificador.

La capacidad utilizable DEBE ser entendida

Capacidad utilizable en función de las tarifas de descarga

 

"Las curvas de descarga muestran que la capacidad efectiva de la celda se reduce si la celda se descarga a tasas muy altas (o al contrario aumenta con bajas velocidades de descarga). Esto se denomina compensación de capacidad".
Enlace de origen

El gráfico ilustra por qué no se debe eliminar más del 80% de la capacidad indicada de una batería.

Es importante recordar que la capacidad real de la batería disminuye con el tiempo.

Una vez más, la capacidad que usamos en la práctica es la cantidad de capacidad utilizable que el fabricante dice que la batería 'aguanta' - 2.1A por una hora para el ejemplo.

NO PIERDA las tasas de carga y descarga con la capacidad, ya que están en las mismas unidades.Las tarifas varían La capacidad se considera y se usa como una constante.

El siguiente en la lista de especificaciones es voltaje nominal:
Voltaje: 3S, 11.1v nominal

Esto confunde a muchos principiantes. NO es un voltaje cardinal. Por qué lo mencionan como 'Voltage' se desconoce.
El 3S, 3 células en serie, ya se indicó en la nomenclatura del paquete. Es información redundante.
11.1V nominal no es un número cardinal, es un número nominal que nombra algo. Es solo otra forma de notar que este paquete es un 3S LiPo. Es información redundante y un poco confusa.

Como se indicó anteriormente, 3S 11.1V a veces se observa en una pantalla de confirmación de un cargador, por lo que podría ser útil en esa situación.
El voltaje de terminación de carga es más importante y NO figura en las especificaciones. Debería ser;
Voltaje de terminación de carga: 4.20V / celda, 12.6V para 3S

Tasas de descarga

Una tasa es algún tipo de unidad por un período de tiempo; mph, galones por minuto, amperes (A) por hora (h) = (Ah).
Para las baterías recargables, la tasa de carga y descarga se establece como un factor multiplicado por la capacidad, que también es una tasa.
Al tratar con las tasas de carga y descarga, es mejor utilizar la capacidad en amperios hora (Ah) o amperios por hora o amperios / hora.

A partir de las especificaciones de batería de ejemplo -
Tasa de descarga: 50Cmax (ráfaga 50C, 25 ~ 30C continuo)
Tasa 50C = 50 (el factor) * 2.1 Ah (la capacidad) = 105 Ah o 105 amperios por / por 1 hora

En teoría , esa tasa de descarga es 50 veces mayor que la tasa utilizada para identificar la capacidad de la batería.

En teoría , esta velocidad "vaciará" la batería 50 veces más rápido.

Los amperios de carga constante para alcanzar la tasa de 50C son 105 A; 50 veces 2.1A.
¿Qué significa 'Burst'? Por lo general, significa algo de corta duración, pero ¿qué tan corto es corto?

El gráfico muestra el amperaje en un vuelo de 1 minuto y 47 segundos de un multirrotor Vortex 250 .

El paquete era un Turnigy Graphene 4S 1300mAh 65C cont./Burst 130C LiPo.

El mayor sorteo de amp registrado fue 95.5A. Esa es una tasa de descarga de 73C, que está muy por debajo de la indicada 130C. El sorteo de amperios promedio para el vuelo fue 35.1A. Eso produce un promedio de 27C para la tasa de descarga.

El valor de amplificación de ráfaga indicado podría ser útil para los pilotos de embarcaciones de rotor con telemetría o grabadores de datos de a bordo, incluidos los ESC de registro de datos.

En general, no es demasiado útil para los pilotos de avión.
Establecer números altos de C es una gran exageración para el departamento de publicidad de la compañía.
De las especificaciones de la batería de ejemplo - ( 25 ~ 30C continuo ).
El símbolo ~ significa aproximadamente. No es un - lo que significa a través de.

¿Por qué se indica un rango?

La nota en las especificaciones dice: "CMax = C-Rate continuo para una capacidad nominal del 100% es de 1/2 C-Max".

En teoría , una corriente constante igual a los Amperes Continuos Máximos, 52.5A, solo duraría 1 minuto. 55 seg. de "lleno" a la capacidad recomendada del 80%.

En promedio, un vuelo de 4 minutos en este paquete, que es bastante agresivo para aviones modelo con motor eléctrico, de 'lleno' a exactamente el 80% de la capacidad indicada del fabricante utilizado: 1.68 Ah (80% de capacidad) * 60 minutos = 100.8 minutos / 4 minutos = 25.2A, 12C, como promedio de sorteo de vuelo.

La tasa de carga

A partir de las especificaciones de batería de ejemplo -
Tasa de carga: 6C máximo, 5C recomendado
De los ejemplos anteriores para la tasa de descarga;
6C = 6 * 2.1Ah = 12.6A por hora
5C = 5 * 2.1Ah = 10.5A por hora

Para el resto de las especificaciones con gramos y mm cambiado a Unidades Imperiales, ahora se podría entender que significan;
Hyperion G5 50C Max - 2100mAh 3S LiPo
Presupuesto:
Capacidad: 2100mAh = 2.1Ah
Voltaje nominal: 3S, 11.1V
Voltaje de terminación de carga: 4.2V / celda - 3S, 12.6V
Amperes máximos de ráfaga: 105 A
Máximos amperios continuos: 52.5A
Máximos amperios de carga: 12.6A
Amperaje de carga recomendado: 10.5A
Peso: 5.75 oz (gramos / 28.439)
Dimensiones (más cercanas a 1/16 "): 4-1 / 8" x 1-5 / 16 "x 7/8" (mm / 25.4)
Conector de alimentación: XT-60 (algo típico)
Balance de conector: JST-XH (casi un estándar)

Tabla de tasa de descarga práctica

Limitaciones prácticas para el C-Rate

Los números en la tabla son números "en teoría " cuando se aplica una carga constante para pasar de la capacidad declarada completa del fabricante al 80% de esa capacidad.
También pueden representar la tasa promedio de C durante ese período de tiempo.

Cálculo del promedio de consumo de amperios y la tasa media de C,
un ejemplo de cómo usar el paquete 2S 2100mAh

Los números de los ejemplos están entre paréntesis.

Mida el vuelo (6 min. 12 seg. O 6.2 min.)
Después de un período de enfriamiento, cargue el paquete y observe el mAh devuelto por el cargador: será un poco más alto que el real removido. Dependiendo del cargador, la capacidad devuelta podría mostrarse como mAh o Ah. Si es Ah, entonces cambie mAh a Ah (1550mAh / 1000 = 1.55 Ah)
Cambia Ah a A minutos multiplicando Ah * 60 minutos - 1.55 Ah * 60 = 93 minutos
Divida el amperio (A) minutos por tiempo de vuelo en minutos.
Eso produce el promedio de amperaje para el vuelo.
93 Amín / 6.2 min = 15 A promedio
Divida el consumo promedio de amperes por la capacidad declarada por el fabricante en Ah 15A / 2.1Ah = 7C (7.14 ...) como la tasa promedio de C.

Esta es una pregunta que quizás los lectores de Ampeer puedan responder, no puedo. Muchos aviones de deporte, báscula deportiva y entrenador de propulsión eléctrica normalmente vuelan alrededor de un vuelo de 6 minutos. Con un vuelo de 6 minutos al 80% de la capacidad declarada del fabricante con un promedio de entre 8 ° C y 7 ° C, ¿cómo se informa que los usuarios inhalan tantos paquetes de LiPo en un vuelo de 6 minutos?

Más información relacionada con el paquete C-rate

Esta compañía eligió no indicar el AWG (calibre de cable) de descarga de alambre.
Es importante.
Los amperios de corriente continua sugeridos deben determinar el tamaño requerido del cable de alimentación.

No es raro encontrar cables de alimentación con un calibre de cable demasiado pequeño en los cables de alimentación en comparación con la corriente continua máxima anunciada.
Desafortunadamente, el tamaño de uso del medidor de cable es un tema discutible.

Lucien Miller, de Innov8tive Designs, sugirió en una publicación sobre RC Groups , que para nuestros propósitos, "en aplicaciones RC, podemos usar 100 mils circulares por amplificador o incluso 75 mils circulares por amplificador ..."

" El tamaño del cable depende de 2 cosas, la aplicación real y la longitud del cable " .

Creé una tabla con un conservador de 120 milésimas de pulgada circular por amplificador, como más tarde "insinuó" en su publicación cuando terminó señalando: "En base a 100 mils circulares por amperio, nuestra caja de 50 amp necesita 5000 milipulgadas circulares de alambre, que es igual a un cable de calibre 13. Para estar en el lado seguro, subiría eso a un cable de calibre 12 que tiene 6,530 milésimas de pulgada circular, y proporcionaría 130,6 milésimas de pulgada circular por amplificador ".

Mi mesa NO está de acuerdo con las recomendaciones de amperaje de Progressive RC para su cable de múltiples hilos de silicona.
RC progresivo: 12AWG 90 amperios

Después de mucha búsqueda, descubrí que el cable de alimentación del Hyperion G5 2100mAh 3S LiPo es 14AWG.
RC progresivo: 14AWG 60 amperios

Consideraciones prácticas sobre el uso de baterías LiPo

Nunca descargue menos del 80% de la capacidad indicada por el fabricante.
Las baterías de LiPo se deterioran rápidamente cuando se dejan carga completa: almacénelas con voltaje de almacenamiento.
Siempre equilibre la carga cuando cargue un LiPo.
Carga en un área donde un posible incendio y grandes volúmenes de humo no serán un problema.
El usuario DEBE estar en el área de carga inmediata en caso de un "incidente" de carga.
Se debe tener a mano un medio para contener y extinguir un incendio en el área de carga de LiPo.

Consideraciones prácticas al elegir un cargador

Los cargadores usan un perfil de voltaje constante (CC) constante de corriente constante (CC) cuando equilibran la carga de baterías Li-xx.

Para las baterías Li-xx, la corriente de carga, configurada en el cargador, se 'alimenta' hasta que el cargador detecta 4,2 V por celda. Luego cambia a un voltaje constante con el voltaje del cargador a 4,2 V y se queda allí mientras la corriente disminuye. Una vez que la corriente disminuye a una cantidad especificada, el cargador indica que la carga de equilibrio se ha completado. (simplificado)

Revolectrix ha agregado un nuevo algoritmo llamado "perfil Ioniq" a los cargadores Gt . Altera la corriente durante el cambio de CC a etapa CV para reducir el daño celular para HV LiPos.

Tenga en cuenta que los paquetes que se utilizarán pronto son, en la mayoría de los casos, cargados desde un estado de almacenamiento de aproximadamente el 50% de los cargos, no "vacíos".

Una prueba de tasa de carga

Cargador Revo Gt500 Pk Dinogy 3S 1000mAh
El paquete estaba a temperatura ambiente, a unos 22 grados C.

1C 35 min. 39 seg. De 11.46V (3.819V, 3.823V, 3.824V) 485mAh volvió al paquete de 12.6W Requerido
3C 12 min. 49 seg. De 11.45V (3.818V, 3.818V, 3.819V) 472mAh volvió al paquete 37.8W Requerido
5C 8 min. 22 seg. De 11.45V (3.816V, 3.817V, 3.818V) 470mAh volvió al paquete 63W Requerido

Después de la terminación de carga a 12.6 V, o 4.2 V por celda, la tensión de terminación de carga cae hacia la tensión de circuito abierto estabilizado (OCV) cuando el paquete "se estabiliza" desde su estado excitado.
La caída de voltaje para la tasa de carga de 1C fue muy mínima. Se estabilizó, en un par de horas, a un voltaje de circuito abierto (OCV) de aproximadamente 4.195V por célula.

El paquete cargado a 3ºC alcanzó un OCV estabilizador de aproximadamente 4.190 V por célula.
El paquete cargado a 5ºC alcanzó un OCV estabilizador de aproximadamente 4.185 V por célula.
El porcentaje (%) del tiempo de carga total gastado en la etapa de voltaje constante (CV) aumentó con la tasa de carga.

En una nota personal

Para la primera carga del día, utilizo una tasa de carga de 1C para mis paquetes de 3S 1000mAh, pero cargo 4 paquetes en paralelo a la vez.
La potencia de carga requerida es de 4 amps * 12.6V = 50.4W hasta el final de la fase CC.
Eso no es sudor para mi Revolectrix Gt500. Un cargador de 50W AC / DC podría hacerlo casi al mismo tiempo, pero no del todo.
Si cargo en el campo, uso una carga 2C (2A) en estos paquetes 'pequeños', pero rara vez los cargo en el campo de vuelo.

Consideraciones prácticas para cargar 2 de los paquetes del ejemplo 3S 2100mAh

2 de las baterías 3S 2100mAh Hyperion para una carga matutina antes de volar
Dos paquetes en paralelo cargados a una tasa de 1C cada
(2.1A) * 2 = 4.2A a 12.6V
4.2A * 12.6V = 52.92W

De nuevo, un cargador de 50 va a hacerlo.

La carga más rápida en el campo de vuelo para el cargador de 50 W:
Tasa de carga de 50W / 12.6V = 3.97A o 1.89C

Si el paquete estaba en un estado de descarga del 80%, se recomienda 1,68 Ah * 60 minutos = 100,8 amp minutos / 3,97 A = 25,4 minutos. El tiempo de carga real será mucho más largo debido a la fase CV y ??al equilibrio continuo.

A una velocidad de 1C, se devolvió 1 amperio, 485mAh al paquete Dinogy 3S 1000mAh mencionado en la sección Prueba de velocidad de carga A.
485mAh = 0.485Ah x 60 minutos = 29.1 A minutos / 1 amperio (A) = 29.1 minutos. Realmente tomó 35 minutos 39 segundos (35 + 39/60 = 35.65 minutos) para cargar. Eso es 1.225 veces más largo que lo sugerido por la tasa de carga de corriente constante simple.
35.65 / 29.1 = 1.225 ...

Hay demasiadas variables involucradas para sugerir cuánto tiempo más se tardará en cargar un paquete a un C-rate dado, pero tomará más tiempo de lo que sugiere el simple tiempo de C-rate.

Una nota personal sobre el uso de los paquetes Hyperion 3S 2100mAh

Lo cargaría a 3C (6.3A) en el campo de vuelo.
La potencia requerida es 6.3A * 12.6V = 79.4W

Para estos paquetes, y todos los 3S 2000mAh a 2200mAh, un mínimo de un cargador de salida de 80W estaría bien.

Algunos cargadores que los proveedores empacan o recomiendan
en sus aviones RTF y PNP / BNF

Los 3S 2000mAh a 3S 2200mAh son de un tamaño popular.
Se usan y se suministran en Hobbico Sensei Trainer y Horizon Hobby Timber .
Tower Hobbies 'recomienda' un cargador de equilibrio de CA Duratrax Li-24 30W 2S-4S Star para la batería Sensei.
El cargador Prophet Sport Plus 50W AC / DC (DYNC2010CA) se recomienda para la batería de madera.
¿Qué opinas, según los datos de la batería Hyperion 3S 2100mAh?

Un cargador para el E-flite Apprentice 15e

Tanto las versiones BNF y RTF de este avión vienen con un cargador LiPo 30S 2S-3S.

El paquete LiPo provisto es de 3S 3200mAh (3.2Ah) batería.
30W / 12.6V = 2.4A
2.4A es una tasa C de 0.75C

Si el paquete se voló al 80% de su capacidad (2.56 Ah), entonces 2.56 Ah * 60 minutos = 153.6 amperios (A) minutos.
153.6 A min. / 2.4A = 64 minutos más para cargar en el campo de vuelo.

¿Qué piensas?

Realista cargando un 3S 3200mAh LiPo en 3C en Flying Field

Cargador requerido Potencia de salida
12.6V * 9.6A = 121W

Para todos los propósitos prácticos, los cargadores de CA / CC se completan a ' 100W de salida.
100W / 12.6V = 7.94A
80% 3.2Ah = 2.56Ah
2.56 Ah * 60 minutos = 153.6 minutos A / 7.94 A = 19.34 minutos. = un teórico de 19 minutos y 20 segundos. Prácticamente, esa será la mejor parte de media hora para equilibrar la carga.

Esto es solo un ejemplo que demuestra que para los paquetes en el rango de 3 Ah a 3.5 Ah, un cargador AC / DC de salida de 100 vatios es lo mínimo que se debe considerar.

Una opción de cargador de vida real

La fuente de alimentación se cerró. No hay un interruptor de encendido / apagado en el cargador. El cable del adaptador de equilibrio y la placa de equilibrio se conectaron correctamente al cargador siguiendo la información de la pág. 16 del manual. Los enchufes tipo banana del Cable de Carga de Alambre 18AWG, con conectores APP en el otro extremo, se enchufaron en los enchufes correctos de la Salida de Carga.

Uno de nuestros miembros tiene un EDF que requiere un paquete 6S 4000mAh LiPo. La información del proveedor está debajo.
Batería: cable 6S 4000mAh 60C 10AWG
Tasa de carga: 3C
Tensión de carga de terminal 6S: 25.2V
3C = 12A / h
Potencia mínima de salida del cargador para cargar a 3C en el campo de vuelo:
25.2V * 12A = 302.4W
1C requiere: 25.2V * 4A = 100.8W

Posibles elecciones del sistema de carga

El Revolectrix Gt Eight puede hacer 400W en 12V y 800W en 24V. $ 129.99 con 24V 1000W de suministro de energía $ 326.99 - $ 0.41 por vatio de salida (Wout)

El iCharger 306B puede hacer 500W de salida en 12V y 1000W en 24V. $ 159.99 con 24V 1000W de suministro de energía $ 349.99 - $ 0.35 por vatio de salida (Wout)

Una mirada al costo frente al valor de los cargadores,
una palabra de consejo para principiantes

50W AC / DC $ 48.00 Ð $ 99.99
Costo por potencia de salida: $ 0.96 / Wout a $ 2.00 / Wout

60W AC / DC $ 59.99
Costo por potencia de salida: $ 1.00 / Wout

80W AC / DC $ 49.99 - $ 79.99
Costo por potencia de salida: $ 0,62 / W - $ 1,00 / Wout

100W AC / DC $ 69.99 - $ 79.00
Costo por potencia de salida: $ 0.70 / W - $ 0.79 / Wout

Cargador de CC con fuente de alimentación:
Combo Hitec X1 Pro / ePowerbox 17 de 180 vatios $ 79.99
Costo por potencia de salida: $ 0.44 / Wout

250W The Starter (iCharger 106B y PRC350) $ 144.99
Costo por potencia de salida: $ 0.58 / Wout