L'étiquette du lithium polymère: un guide complet pour travailler avec LiPo

Dans cet Instructable, je vais passer en revue les bases de la charge, de la décharge, de la manipulation, de l'utilisation, du stockage et de l'entretien appropriés des batteries au lithium polymère afin que vous puissiez les utiliser en toute sécurité et efficacement dans vos futurs projets. Maintenant, ce ne sont en aucun cas l'essentiel de l'information, et il est toujours important de consulter les instructions de votre équipement spécifique, mais je pense que cet Instructable fournira une bonne base de connaissances sur le sujet de ces batteries impressionnantes .

Étape 1: terminologie

Si vous êtes nouveau dans les batteries au lithium polymère / LiPo / LiPoly, il y a beaucoup de termes que vous devrez connaître avant de commencer. Tout peut sembler un peu intimidant au début, mais avec une compréhension de base, tout est assez simple, alors allons-y.

Lorsque vous regardez la fiche technique ou le boîtier d'un LiPo, vous remarquerez qu'il a beaucoup de spécifications.

Disposition des cellules - Décrit en utilisant le format xSyP (où x et y sont des entiers), cela vous indique comment les cellules de la batterie sont câblées. Les batteries sont constituées de cellules, dont la tension est déterminée par la chimie cellulaire et dont la capacité est déterminée par la densité d'énergie et la taille physique de la cellule. S signifie série et P signifie parallèle. Comme vous le savez peut-être, la série ajoute la tension des cellules et parallèle ajoute la capacité des cellules, donc une combinaison de cellules en série et en parallèle se traduit par une batterie. La batterie montrée dans la deuxième image indique qu'elle a une disposition de 3S1P, ce qui signifie qu'elle a 3 cellules qui sont toutes en série sans câblage parallèle. Cela peut sembler déroutant car il dit "1P", mais pensez à l'arrangement comme une grille. En multipliant le 3 et le 1, vous obtenez le nombre total de cellules dans la batterie, qui dans ce cas est 3. S'il s'agissait d'une batterie 3S2P, il y aurait 2 ensembles de 3 cellules câblées en série en parallèle, ce qui donne 6 cellules au total. Souvent, l'arrangement parallèle est omis lors de l'examen des batteries, car la plupart des packs sont 1P (donc au lieu de dire que vous utilisez un pack 3S1P, vous pouvez tout aussi bien dire 3S).

Capacité - Habituellement mesurée en mAh (milliampères-heures), elle est déterminée par la disposition des cellules (parallèle) et vous indique combien de temps vous pouvez vous attendre à ce que la batterie dure pendant une charge (bien que ce ne soit pas aussi simple que cela). 2600mAh comme indiqué sur la batterie sur l'image est égal à 2, 6 Ah (ampères-heures), un format que vous connaissez peut-être plus sur les batteries plus grandes, comme le SLA (acide de plomb scellé) dans votre voiture, qui est probablement d'environ 50 Ah. Une capacité de 2600mAh signifie que la batterie peut se décharger à 2, 6 ampères pendant une heure (d'où "ampères-heures"), 1, 3 ampères pendant 2 heures, etc., avant de manquer de "jus". Parce que la batterie illustrée a une disposition 1P, chaque cellule a une capacité de 2600mAh.

Tension - La tension d'une batterie est également déterminée par la disposition des cellules (série), et il existe quelques mesures de tension courantes à noter:
Chargée - la tension d'une cellule LiPo entièrement chargée est de 4, 20 V, et une charge supérieure endommagera la cellule.
Nominal - cela peut être considéré comme une sorte de tension "à demi chargée", car elle est de 3, 70 V, entre chargée et déchargée. La tension nominale est ce que les fabricants utilisent pour décrire la tension de leurs batteries.
Déchargée - la tension d'une cellule LiPo déchargée est de 3, 00 V, et une décharge inférieure à celle-ci endommagera définitivement la cellule.
Parce que la batterie illustrée a une disposition 3S, elle est marquée avec sa tension nominale de 11, 1 V (3, 70 V * 3 cellules). Un pack 3S complètement chargé est de 12.60V et un pack 3S complètement déchargé est de 9.00V.

Cote C constante (décharge) - La cote C constante (par rapport à la décharge) vous indique combien d'ampères peuvent être retirées de la batterie en toute sécurité en permanence. Le "C" dans une cote de xC (où x est un entier) représente en fait la capacité de la batterie en Ah. En multipliant le coefficient de la cote C par la capacité de la batterie en Ah, vous pouvez déterminer le type d'ampérage que vous pouvez dessiner. Dans le cas de cette batterie, avec une capacité de 2600mAh (2.6Ah) et une cote C de 55C (c'est assez élevé, FYI), je peux multiplier 55 * 2.6 et obtenir la sortie constante maximale de ma batterie, qui est 143A.

Note C en rafale (décharge) - En plus de la note C constante, il existe également une note C en rafale, qui est plus élevée. La plupart du temps, le "burst" est évalué pendant 10 secondes. Bien qu'il ne soit pas marqué sur la batterie elle-même sur l'image, il est indiqué dans la documentation que la note de rafale de 10 secondes de cette batterie est de 80 ° C. Ainsi, 80 * 2, 6 correspond à une rafale de 208 A. C'est beaucoup! Il convient de noter que votre LiPo ne durera pas longtemps lorsque tant d'amplis en seront tirés. À 208 A, un LiPo de 2600 mAh durera environ 45 secondes.

Cote C (charge) - Déterminée de la même manière que les notes C pour la décharge, la cote C pour la charge vous indique à quel ampérage vous pouvez charger votre batterie en toute sécurité. Ces informations sont généralement répertoriées au dos de la batterie avec toutes les informations de sécurité. Pour la batterie illustrée, elle se trouve être 5C, ce qui signifie qu'elle peut être chargée à 13A (2, 6 * 5). Nous parlerons beaucoup plus des tarifs plus tard ...

Étape 2: La batterie

Maintenant que nous avons une théorie de la batterie derrière nous, jetons un coup d'œil à quelques batteries LiPo.

Toutes les batteries LiPo (devraient) ont 2 jeux de fils qui en sortent: des fils de décharge et des fils d'équilibrage (parfois appelés robinets d'équilibrage). Les fils de décharge sont les fils les plus épais dont il y a un positif (rouge, +, anode) et négatif (noir, -, cathode), et sont utilisés pour décharger le LiPo comme leur nom l'indique. Les fils d'équilibrage sont utilisés lors de la charge de la batterie pour garantir que toutes les cellules de la batterie sont chargées de manière égale. Il y a généralement une connexion de masse commune sur un côté du connecteur d'équilibrage, ainsi qu'une connexion positive à chaque cellule de la batterie. Par conséquent, selon le nombre de cellules de la batterie, elle aura un connecteur d'équilibrage avec un nombre différent de broches.

Étape 3: Le chargeur

Pour charger des batteries LiPo, vous devez utiliser un chargeur compatible LiPo. Si vous essayez de charger un LiPo avec un chargeur non LiPo, quelque chose prendra feu. Comme ce n'est pas un guide d'achat, je n'entrerai pas dans des modèles ou des recommandations de chargeur spécifiques, mais je dirai que 90% des chargeurs LiPo utilisent exactement la même interface utilisateur et ont les mêmes composants internes de base. Comparons 2 chargeurs et parlons des spécifications et des différences:

Chargeur # 1: Dynam Supermate DC6
Chargeur # 2: Thunder AC6

Entrée d'alimentation - Vous devez fournir plus d'énergie à votre chargeur qu'il n'en produit en raison de l'inefficacité. Mon Thunder AC6 peut se brancher directement dans le mur car il possède un adaptateur secteur intégré, tandis que Supermate DC6 nécessite une alimentation externe (le Thunder AC6 peut également être alimenté par une alimentation externe, mais il n'y a pas beaucoup d'intérêt pour un usage domestique). Ces deux chargeurs ont une sortie maximale de 50W, ce qui signifie qu'ils doivent prendre plus de 50W en entrée ... disons 60W au moins, probablement plus juste pour être sûr.

Puissance de sortie - Comme je l'ai dit, les Thunder et Supermate offrent une puissance maximale de 50 W. N'oubliez pas que la puissance est le produit de la tension et du courant, donc votre courant maximum que vous utilisez pour charger votre batterie dépend de la tension de votre batterie et vice versa. Cependant, les chargeurs ont également une tension max / min et une sortie de courant max / min en plus de leurs limitations de puissance. Ces deux chargeurs ont une plage de sortie de courant de 0, 1 à 5, 0 A et une plage de tension de 1 à 6 S pour LiPo (4, 2 à 25, 2 V chargés). Cela signifie que même si vous pourrez charger une batterie 2S à 5 A (8, 4 V * 5 A = 42 W), vous ne pourrez pas utiliser ce même courant pour charger une batterie 3 S (12, 6 V * 5 A = 63 W) . Pour une batterie 3S, le courant de charge maximum sur un chargeur de 50 W sera de 3, 9 A (50 W / 12, 6 V = 3, 968 A) .

Équilibrage - L' équilibrage des cellules est probablement la partie la plus importante du chargement d'une batterie LiPo. Lorsque les batteries LiPo sont utilisées, leurs cellules peuvent se décharger de manière inégale et devenir «déséquilibrées». Pour lutter contre cela, les chargeurs d'équilibrage comme ceux-ci se connectent aux câbles d'équilibrage de la batterie LiPo ainsi qu'aux câbles de décharge, ce qui leur permet de charger et d '"équilibrer" individuellement les cellules de la batterie LiPo afin que toutes les cellules aient la même tension (4, 20 V, tu te souviens?) À la fin de la charge. Certains chargeurs LiPo n'ont pas de capacités d'équilibrage, et lorsque c'est le cas, il est nécessaire d'acheter et d'utiliser un équilibreur distinct. Comme je n'ai pas beaucoup d'expérience avec les équilibreurs autonomes, je n'entrerai pas dans les détails.

Fonctions supplémentaires - Certains chargeurs ont des fonctionnalités supplémentaires comme la détection de température ou la connectivité USB. Ces deux chargeurs ont une entrée de capteur de température, ce qui peut être utile si vous souhaitez arrêter de charger votre batterie si les températures dépassent une valeur prédéterminée (nous y reviendrons plus tard). Le Thunder AC6 possède un port USB qui fonctionne avec une application Windows pour l'enregistrement des données. Un peu cool, mais pas spécialement nécessaire la plupart du temps.

Étape 4: Autre équipement

En plus des batteries et des chargeurs, il y a quelques autres choses dont vous avez besoin pour prendre soin de vos LiPos:

Multimètre numérique - Parfois, les lectures de tension sur les chargeurs ne sont pas totalement précises, il est donc bon de toujours pouvoir se rabattre sur un multimètre fiable pour vérifier. Lorsque j'utilise une nouvelle batterie LiPo, je vérifie toujours la tension de chaque cellule avec un multimètre après l'avoir retirée du chargeur pour m'assurer qu'elle est correctement chargée.

Alarme / coupure basse tension - Elles sont utilisées en conjonction avec votre batterie LiPo lorsqu'elle est déchargée. Une alarme ou une coupure basse tension, ou LVC, comme on l'appelle plus communément, se branche sur le connecteur d'équilibrage de la batterie et surveille la tension de chaque cellule. Lorsqu'une cellule en dessous d'une tension de sécurité (ce seuil dépend du LVC ​​mais se situe généralement entre 3, 3 V et 3, 0 V), le LVC ou le LVA vous alertera soit avec des lumières et / ou un buzzer, soit coupera l'alimentation pour empêcher une décharge supplémentaire . Les appareils électroniques destinés à fonctionner avec des batteries LiPo auront généralement cette fonctionnalité intégrée, mais si vous utilisez un LiPo avec quelque chose qui n'est pas conçu pour cela, vous devrez utiliser l'un d'eux ou quelque chose d'équivalent.

Étui / sac de charge - Les LiPos ne doivent JAMAIS être chargés dans un espace ouvert pour des raisons de sécurité. Si quelque chose se passe mal dans un LiPo, il en tirera littéralement des flammes, mettant facilement tout en feu. La plupart des gens chargent leurs LiPos dans des sacs LiPo, qui sont des manches rembourrées et ignifuges qui peuvent évacuer la fumée mais garder les flammes. Je préfère cependant la méthode de la boîte à munitions, principalement parce qu'elle a l'air beaucoup plus fraîche et fait peur aux gens. À des fins d'illustration de cet Instructable, je charge mes LiPos en plein air, mais je ne le ferais jamais autrement, car garder votre LiPos en sécurité pendant le chargement est probablement la chose la plus importante que vous puissiez faire.

Étape 5: Configuration du chargement de l'équilibre

La charge des batteries LiPo, en particulier la charge équilibrée, est un processus très précis. Si vous vous trompez, quelque chose de mauvais se produira, mais heureusement, les chargeurs LiPo font de leur mieux pour ne pas faire de feu.

Lors de la configuration d'un chargeur pour équilibrer les batteries LiPo, vous êtes présenté avec 2 paramètres principaux: le courant et la tension.

Courant de charge - Le courant auquel vous devez charger votre batterie LiPo dépend de la capacité de la batterie et de la charge C nominale. Quelle que soit la charge C, cependant, la plupart des gens chargent leurs LiPos à 1C, car c'est le taux le plus sûr, à la fois du point de vue du danger d'incendie et de la longévité de la batterie. Charger votre LiPo à un taux plus élevé le fera charger plus rapidement, mais le charger à des taux élevés réduira également la durée de vie de la batterie à long terme.

Tension de charge - Il s'agit de la tension nominale de la batterie que vous souhaitez charger. Souvent, le chargeur indiquera la disposition des cellules (comme "3S") à côté de sa tension nominale pour une reconnaissance plus facile. Mes chargeurs vérifient la batterie en comptant ses cellules via la prise d'équilibrage et ne se chargeront pas si la tension sélectionnée et la tension de la batterie ne correspondent pas, ce qui est une très bonne caractéristique de sécurité.

Voici quelques scénarios de charge d'équilibre LiPo réels:

2600mAh 3S LiPo chargé à 1C
1C * 2.6Ah = courant de charge 2.6A
3S * 3, 7 V = tension de charge de 11, 1 V
2, 6 A * 12, 6 V (tension à pleine charge) = 32, 76 W de puissance absorbée

1800mAh 2S LiPo chargé à 1C
1C * 1, 8 Ah = courant de charge de 1, 8 A
2S * 3, 7 V = tension de charge de 7, 4 V
1, 8 A * 8, 4 V (tension complètement chargée) = 15, 12 W de puissance absorbée

5000mAh 2S LiPo chargé à 1C
1C * 5.0Ah = 5.0A courant de charge
2S * 3, 7 V = tension de charge de 7, 4 V
5, 0 A * 8, 4 V (tension complètement chargée) = 42, 00 W de puissance absorbée

Toutes ces charges de leurs batteries respectives sont très sûres et dans la limite des capacités du chargeur. De plus, chacune de ces charges, parce qu'elles sont effectuées à un taux de charge de 1 ° C, prend théoriquement 1 heure pour charger chaque batterie de 3, 00 V par cellule «morte» à 4, 20 V par cellule «pleine». Dans la vie réelle, le temps de charge varie en fonction du degré de décharge de la batterie (la plupart du temps, vous cesserez d'utiliser la batterie avant qu'elle n'atteigne 3, 00 V / cellule) et du degré de déséquilibre entre les cellules (plus elles sont déséquilibrées), plus il faut du temps au chargeur pour les équilibrer).

Juste pour plus d'illustration, jetons un œil aux mêmes batteries, mais cette fois chargées à 2C:

2600mAh 3S LiPo chargé à 2C
2C * 2.6Ah = courant de charge 5.2A
3S * 3, 7 V = tension de charge de 11, 1 V
5, 2 A * 12, 6 V (tension complètement chargée) = 65, 52 W de puissance absorbée

1800mAh 2S LiPo chargé à 2C
2C * 1, 8 Ah = 3, 6 A de courant de charge
2S * 3, 7 V = tension de charge de 7, 4 V
3, 6 A * 8, 4 V (tension complètement chargée) = 30, 24 W de puissance absorbée

5000mAh 2S LiPo chargé à 2C
2C * 5.0Ah = courant de charge 10.0A
2S * 3, 7 V = tension de charge de 7, 4 V
10, 0 A * 8, 4 V (tension complètement chargée) = 84, 00 W de puissance absorbée

Nous pouvons voir que les chargeurs que je possède sont incapables de charger la batterie 2600mAh 3S et la batterie 5000mAh 2S à 2C, mais il y a beaucoup d'autres chargeurs qui le sont. Une charge à 2 ° C signifie que chaque charge ne prendrait théoriquement que 30 minutes. Ne chargez jamais votre batterie à un taux supérieur à celui prévu. Même dans ce cas, je ne recommande toujours pas de charger une batterie au-dessus de 1C, qu'elle soit évaluée ou non. Vous pouvez le faire si votre batterie est capable et que vous êtes dans une crise de temps, mais les charges répétées à des taux C plus élevés usent votre batterie plus rapidement que les charges à des taux C inférieurs.

Étape 6: équilibrer la charge

Après avoir configuré votre chargeur pour le LiPo que vous allez charger, il est temps de brancher tous les câbles côté batterie. Branchez l'adaptateur d'équilibrage dans le chargeur et les fils d'équilibrage de votre batterie dans la fente appropriée sur l'adaptateur d'équilibrage (il ne s'adaptera qu'à celui conçu pour son nombre de cellules). Branchez ensuite les fils de charge du chargeur dans les fils de décharge de votre batterie. Selon votre chargeur et ses accessoires, il peut se connecter à votre batterie de différentes manières. Dans mon cas, le chargeur est livré avec une variété de fils de fiche banane. J'ai mal placé les câbles qui se connectent à la fiche de ma batterie (appelée fiche Deans Ultra), j'ai donc dû utiliser une autre fiche sur le câble du chargeur et utiliser un adaptateur entre celui-ci et ma batterie ...

Une fois que tout est branché, allez-y et commencez à équilibrer le chargement de votre LiPo. Comme je l'ai dit, après avoir dit à mon chargeur de démarrer, il vérifie les cellules de la batterie et me demande de confirmer mes paramètres avant de commencer à charger, afin que le vôtre puisse faire de même.

Les chargeurs LiPo suivent un processus en 2 parties, utilisant une technique de "courant constant" en premier et une technique de "tension constante" en second. Pendant la partie "courant constant" du processus, le chargeur augmente jusqu'à sa sortie d'intensité spécifiée et maintient cette intensité constante lorsque la tension de la cellule augmente. Lorsque les cellules atteignent un certain seuil, le chargeur passe en "tension constante". Pendant cette partie, le chargeur fait varier la sortie de courant pour maintenir toutes les cellules de la batterie à la même tension. L'équilibrage se produit dans cette partie du processus de charge. Lorsque le chargeur est presque terminé, le courant diminue considérablement jusqu'à ce que la batterie soit complètement chargée à 4, 20 V par cellule, moment auquel le chargeur s'arrête.

Pendant que votre LiPo se charge, faites attention aux températures (je vous ai dit que j'y reviendrais!). Un LiPo fonctionnant correctement ne doit pas dépasser 90-100 degrés F pendant le chargement. S'il semble devenir plus chaud que cela (vous pouvez le sentir avec votre main, le lire avec le capteur de température du chargeur ou utiliser un thermomètre infrarouge), arrêtez immédiatement la charge. Dans mes chargeurs, je peux régler le chargeur pour couper l'alimentation de la batterie à un seuil de température.

Étape 7: stockage

Si vous ne prévoyez pas d'utiliser votre LiPo pendant une longue période (de quelques semaines à un mois ou plus), c'est une très bonne idée de le stocker correctement. La première étape du stockage LiPo consiste à le charger / décharger à une tension de stockage appropriée. LiPos, comme toutes les autres chimies de batterie, se décharge automatiquement, mais à un rythme très faible. S'il est déchargé, un LiPo peut se décharger davantage au-dessous de sa plage de tension de sécurité, ce qui le rend inutile et dangereux la prochaine fois que vous voulez le charger. Si elle est complètement chargée, les cellules d'un LiPo se déséquilibrent rapidement. La tension de stockage appropriée pour un LiPo est de 3, 85 V par cellule. La plupart des chargeurs LiPo ont une fonction de stockage qui chargera ou déchargera votre batterie jusqu'à ce qu'elle atteigne 3, 85 V par cellule.

Comme mes chargeurs ont une plage de décharge de 0, 1 à 1, 0 A, le taux de charge de stockage maximal est de 1, 0 A, je l'ai donc réglé le plus près possible de 1C (généralement le 1, 0A complet) et réglé la tension en fonction de la batterie I veulent stocker.

Une fois que votre LiPo est à 3, 85 V par cellule pour le stockage, vous pouvez trouver un bon endroit pour y rester. Les LiPos sont mieux stockés à des températures relativement basses (40-45 degrés F), donc un réfrigérateur est un excellent endroit pour eux. C'est une bonne idée de toujours protéger les batteries stockées en cas d'incendie, je recommande donc de placer les LiPos dans un sac LiPo et de mettre le sac LiPo au réfrigérateur. Le réfrigérateur n'est cependant pas le seul endroit pour les LiPos. N'importe où avec une faible humidité et des températures raisonnables suffira.

Étape 8: décharge

Dans certains cas, vous devrez décharger complètement votre LiPo. La raison la plus probable est de mesurer la capacité, car la charge de 3, 0 V par cellule à 4, 2 V par cellule (ou la décharge de 4, 2 V par cellule à 3, 0 V par cellule) est le seul moyen de juger avec précision la capacité. Comme je l'ai dit à la dernière étape, mes chargeurs ont un courant de décharge maximal de 1, 0 A, c'est donc ce que j'utilise lors de la décharge de la plupart de mes LiPos, à moins qu'ils ne soient vraiment petits (les voitures RC que j'utilise mes LiPos consomment constamment 25-75A, donc 1A n'est pas un problème pour mes batteries). Pensez à la valeur C constante pour la décharge de votre batterie et approchez-vous le plus possible de son courant de décharge constant maximum.

Pour les raisons mentionnées à la dernière étape, ne laissez pas vos LiPos complètement déchargées pendant longtemps ou vous risquez de ne pas pouvoir les recharger à nouveau.

Étape 9: utilisation

Si vous prenez soin de votre batterie LiPo, elle prendra soin de vous. Ou ne brûlez pas votre maison au minimum. Voici quelques directives à suivre pour une utilisation sûre de LiPos:

-ne le piquez pas ou ne le percez pas. le feu va arriver

-ne le laisse pas tomber. le feu va arriver

-Ne le raccourcis pas. le feu va arriver

-ne le surchargez pas. le feu va arriver

-ne le laissez pas surchauffer. le feu va arriver

-ne le jette pas au feu. plus d'incendie se produira

Toutes les blagues mises à part, suivez les instructions fournies avec votre équipement et tout ira bien, mais restez toujours vigilant. Évitez de vous éloigner de votre chargeur pendant qu'il fonctionne sur votre LiPo, car si quelque chose ne va pas, il est bon d'être là pour le faire fonctionner correctement ... ou du moins moins mal.

L'une des directives les plus importantes pour une bonne expérience avec ces batteries est de toujours travailler dans les limites des capacités électriques de votre LiPo en procédant comme suit:

- surveillez constamment la tension de chaque cellule manuellement ou, mieux encore, automatiquement avec un LVC ou quelque chose de similaire

-associez les composants de votre projet pour vous assurer de ne jamais tirer trop de courant de votre LiPo


Je prévois de mettre à jour cet Instructable à l'avenir avec des informations supplémentaires et des réponses aux questions des gens. En attendant, veuillez noter et commenter cet Instructable. J'espère que cela a fourni des informations utiles sur le domaine du lithium polymère!

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