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