Твой первый квадрокоптер: теория и практика - [23]

Визуальным признаком деградации батареи является вздутие ячеек. Попытка выпустить газ через прокол оболочки, с последующей герметизацией липкой лентой, пользу не принесет, поскольку газ — это лишь следствие необратимых процессов химической деградации. Разгерметизация пакета приводит к ускорению окислительных процессов внутри ячейки. Объективными признаками износа батареи являются:

• резкое падение емкости, батарея быстро заряжается и разряжается;

• возрастание внутреннего сопротивления, из-за чего батарея сильнее нагревается и отдает меньший ток в нагрузку.

Характерной особенностью литиевых батарей является разброс характеристик отдельных ячеек, из которых она составлена. Производители качественных батарей осуществляют при сборке стендовый подбор и отбраковку ячеек, тогда как китайские фирмы могут собрать батарею не только из ячеек из разных фабричных партий, но даже с разных фабрик. Часто бывает так, что лишь одна из последовательно включенных ячеек существенно состарилась, тогда как остальные могут послужить еще сезон. Поэтому полезно приобретать как минимум две одинаковые батареи, чтобы впоследствии иметь возможность собрать из двух батарей одну. Иметь запас полезно и на случай аварии, когда одна из ячеек может быть пробита. Чтобы выявить потенциально дефектную ячейку, достаточно регулярно измерять напряжение каждой ячейки на балансирном разъеме после полетов. Сниженное относительно других ячеек напряжение укажет на "слабое звено".

Зарядка литиевых батарей

У литиевых батарей отсутствует так называемый "эффект памяти", поэтому их можно подзаряжать после частичной разрядки, и сколь угодно часто. Для них это будет даже полезно, тогда как хранение в разряженном состоянии, напротив, вредно для батареи. Однако категорически запрещено повторно ставить на зарядку уже заряженную батарею. Это может привести к избыточному заряду с быстрым выходом батареи из строя или даже к пожару.

Литий-полимерные батареи можно заряжать только при помощи специального зарядного устройства. Такое устройство может быть как специализированным, например, в комплекте с покупной моделью, так и универсальным, способным работать с разными типами батарей. Наиболее простую конструкцию имеет зарядное устройство для миниатюрных батареек, состоящих из одной ячейки. Такие батарейки используются в микрокоптерах наладонного размера и могут заряжаться от разъема USB. Универсальные зарядные устройства построены на основе микроконтроллера (рис. 2.24 и 2.25) и позволяют настроить параметры заряда (напряжение и максимальный зарядный ток) под конкретную батарею, а также видеть на дисплее зарядного устройства количество энергии, "закачанной" в батарею, и продолжительность заряда. Более продвинутые устройства также позволяют использовать термосенсор для контроля температуры батареи. Зарядные устройства, управляемые микроконтроллером, иногда называют интеллектуальными (Intelligent Charger).

Рис. 2.24.Зарядное устройство для миниатюрных аккумуляторов на основе интегрального контроллера заряда

Рис. 2.25.Универсальное зарядное устройство на основе микроконтроллера

Как мы уже говорили, ячейкам, из которых состоит батарея, присущ разброс параметров. Обычно после разрядки напряжение на ячейках слегка различается. Но в процессе зарядки напряжение на ячейках необходимо уровнять с точностью не менее 0,01 В. Если при каждом цикле заряда просто подавать зарядное напряжение на батарею, она, конечно же, зарядится до нужного напряжения, но при этом какие-то ячейки останутся слегка недозаряженными, а какие-то будут регулярно испытывать перезаряд — возникнет так называемая разбалансировка батареи, приводящая к ускоренному выходу некоторых ячеек из строя. Для выравнивания напряжения на ячейках батареи оснащают отдельным балансирным разъемом, на который выведены провода от контактов всех ячеек. Этот разъем подключают к специальному электронному устройству — балансиру (рис. 2.26), который в процессе заряда перераспределяет зарядный ток между ячейками, выравнивая их заряд. Большинство современных зарядных устройств оснащено встроенным балансиром.

Рис. 2.26.Специальный балансир/разрядник/тестер для литиевых батарей

Нет острой нужды использовать балансир при каждой зарядке, особенно если батарея качественная. Но контроль напряжения ячеек необходимо вести постоянно.

Категорически запрещается ставить на зарядку батарею, у которой напряжение между ячейками различается более, чем на 20 %! Это чревато перезарядом тех ячеек, у которых напряжение выше, перегревом с разгерметизацией и пожаром. Если вы хотите попытаться реанимировать батарею с большим разбросом напряжений на ячейках, необходимо сначала через балансирный разъем отдельно подзарядить самую разряженную ячейку (ячейки).

Зарядка силовых литий-полимерных батарей производится фиксированным напряжением из расчета 4,20 В на ячейку и заданным для данной батареи током. В процессе заряда батареи напряжение на ее клеммах постепенно повышается, а зарядное устройство не позволяет зарядному току превысить заданное значение. Этот режим называется режимом стабилизации тока. Через некоторое время напряжение на батарее достигает значения 4,20 В на ячейку и далее не нарастает. Этот режим называется режимом стабилизации напряжения. К моменту перехода в режим стабилизации напряжения батарея набирает примерно 70–80 % емкости и потребляемый батареей зарядный ток начинает снижаться. При снижении зарядного тока до 0,1–0,2С процесс заряда завершается.