Аккумуляторы для радиоуправляемых моделей

Аккумулятор - необходимая часть любой радиоуправляемой модели, даже если она оборудована двигателем внутреннего сгорания. От аккумулятора питается вся бортовая электроника автомодели, а в электрических моделях они также являются основным источником энергии для движения и от их характеристик зависит очень многое.

Характеристики аккумуляторов

Ёмкость - количество запасаемой аккумулятором энергии, изменяется в миллиампер-часах (mAh). Может варьироваться в пределах от 150mAh (для микро-моделей) до 10000mAh (для силовых аккумуляторов больших моделей).

Напряжение элемента зависит от типа аккумулятора. Обычно используются аккумуляторные батареи, состоящие из 2-6 соединенных элементов.

Напряжение батареи зависит от количества и способа соединения её элементов.

Токоотдача - способность аккумулятора отдавать ток определённой величины. Измеряется в значениях ёмкости. Например, аккумулятор с ёмкостью 1000mAh и токоотдачей 5C может отдать максимальный ток 1000×5 = 5000 mA (5 ампер).

Внутреннее сопротивление определяет максимальную токоотдачу батареи. Чем меньше внутреннее сопротивление, тем выше токоотдача.

Типы аккумуляторов

В радиоуправляемых моделях могут использоваться несколько разных типов аккумуляторов, характеристики которых существенно отличаются. Практически каждый из типов обладает своими достоинствами и недостатками, а также особыми правилами обращения.

Никель-кадмиевые (NiCd)

Один из самых старых, сейчас уже почти не применяемых типов аккумуляторов. Элементы NiCd представляют собой цилиндры различных размеров, именуемые "банками", в том числе AA, AAA. Самыми ходовыми для создания батарей является размер Sub-C (толще и короче размера AA). Считаются одними из самых неприхотливых, обладают большим сроком службы (порядка 1000 циклов заряд-разряд), единственный вид аккумуляторов, которые могут храниться разряженными. Обладают одним из самых низких соотношений емкости к массе (порядка 45-65 Вт·ч/кг). Могут работать при низких температурах. Обладают выраженным "эффектом памяти": если аккумулятор начать заряжать до того, как он полностью разрядился, то в следующий раз он сможет разрядится только до этого же уровня, фактически потеряв часть своей ёмкости. Номинальное напряжение 1.2 В, рабочее напряжение от 1 до 1.35 В (1% и 100% ёмкости) на элемент.

Различные размеры NiCd элементов

Собранная из шести элементов NiCd батарея

Никель-металл-гидридные (NiMH)

Похожи по характеристикам и размерам на никель-кадмиевые аккумуляторы, обладают в полтора-два раза большей ёмкостью при той же массе (60-72 Вт·ч/кг), но меньшим количеством циклов заряд-разряд. Достаточно широко распространены, используются и как силовые в недорогих моделях с электродвигателем, и как бортовые в моделях с ДВС, а также в передатчиках. Постепенно вытесняются во всех областях применения аккумуляторами на основе лития. Имеют менее выраженный эффект памяти, чем NiCd аккумуляторы. Должны храниться полностью заряженными, напряжение не должно падать ниже 1.37 В. Номинальное напряжение 1.2 В, рабочее напряжение от 1-1.1 до 1.4 В на элемент. Плохо переносят перезаряд и переразряд (когда напряжение выходит за рекомендуемые пределы). Существуют также NiMH аккумуляторы с низким саморазрядом (LSD NiMH), обладающие улучшенными характеристиками. Жаргонное название - "нимхи".

Различные виды батарей из NiCd или NiMh элементов

Литий-полимерные (LiPo)

На данный момент это самый распространенный тип аккумуляторов. Выпускаются в виде плоских пластин самых различных размеров. Хотя элементы LiPo не цилиндрической формы, они также часто по аналогии с NiCd и NiMh именуются "банками". Обладают примерно в 3 раза большим отношением ёмкости к массе, чем NiMh аккумуляторы. Используются в качестве силовых аккумуляторов в мощных моделях с электродвигателем, редко в качестве бортовых аккумуляторов ДВС-моделей. Требуют очень аккуратного обращения - механическое повреждение аккумулятора, превышения тока зарядки или короткое замыкание могут привести к возгоранию! Настоятельно рекомендуется использовать при зарядке и хранении специальные несгораемые мешки! Эффект памяти полностью отсутствует. Стареют даже если не используются, через два года теряют порядка 20% максимальной ёмкости. Номинальное напряжение 3.7 В, рабочее напряжение примерно от 3.2 до 4.2 В на элемент, выход за указанные пределы опасен. Обязательно применение специальных зарядных устройств для LiPo аккумуляторов! Должны храниться с 40% заряда (порядка 3.7 В на элемент). Технологии LiPo аккумуляторов постоянно совершенствуются и их характеристики улучшаются. Жаргонное название - "липоли" или "липохи".

Элемент LiPo

LiPo батарея из двух элементов

Литий-железо-фосфатные (LiFePO₄)

Довольно новый тип аккумулятора, сочетающий достоинства LiPo в плане ёмкости (немного меньше) и неприхотливости NiCd. Пока мало распространен, в первую очередь из-за непривычного напряжения и малого количества типоразмеров, представленных на рынке. В основном используются как бортовые аккумуляторы ДВС-моделей и в передатчиках, но есть и силовые LiFe аккумуляторы для моделей с электродвигателем. Элементы выпускаются разными фирмами как в виде цилиндров, так и в виде пластин. Номинальное напряжение 3.3 В, рабочее напряжение от 2 до 3.65 В.

Элемент LiFePO₄ в виде пластины

Бортовой аккумулятор LiFe

Соединение элементов аккумуляторов

Напряжение одиночного элемента практически любого типа аккумулятора недостаточно почти никогда для его практического применения, поэтому аккумуляторные элементы собирают в батареи. Последовательное соединение элементов увеличивает напряжение пропорционально количеству элементов. Например, шесть соединенных последовательно NiMh элементов дадут батарею с напряжением 1.2×6 = 7.2 В. Практикуется также параллельное соединение элементов, при этом увеличивается ёмкость. Например, два элемента ёмкостью 1000mAh, соединенные параллельно, образуют батарею с таким же напряжением, как напряжение одного элемента, но ёмкостью 2000mAh. Для краткого обозначения типа соединения элементов в батарее используются обозначения вида 3S2P, которое обозначает, что в батарее использовано шесть элементов, соединенных по три последовательно и два параллельно. Например, если для сборки такой батареи использованы элементы ёмкостью 1000mAh и напряжением 1.2 В, то полученный аккумулятор будет иметь ёмкость 2000mAh и напряжение 3.6 В. В LiPo батареях не используется параллельное соединение, поэтому для их обозначения используется укороченная запись, например: 1S, 2S, 3S и т.д.

3S2P соединение элементов аккумуляторной батареи

Подробнее о напряжении аккумуляторов

На аккумуляторах всегда указывается их номинальное напряжение. Как уже говорилось, для NiCd и NiMh оно составляет 1.2 В на элемент, для LiPo 3.7 В, для LiFe 3.3 В. Надо понимать, что это их среднее напряжение, на самом деле, напряжение полностью зараженного аккумулятора заметно выше и постепенно уменьшается по мере его разряда, но нелинейно. Кривая разряда у аккумуляторов различных типов разная, но практически всегда можно почувствовать, что при разряде аккумулятора автомодель начинает ехать хуже, так как её максимальная скорость зависит от напряжения аккумулятора. Это, кстати, можно считать одним из недостатков электрических автомоделей перед моделями с ДВС.

Балансировка LiPo

LiPo батареи очень чувствительны с напряжению на каждом элементе, но при этом их элементы батареи имеют свойство разряжаться неодинаково. Например, 3S батарея может иметь после разрядки следующие напряжения на своих элементах: 3.2 В, 3.5 В, 3.1 В. Такая батарея нуждается в балансировке - выравнивании напряжений на элементах батареи. Для этого у LiPo батарей имеется балансировочный разъем. Все зарядные устройства для LiPo батарей также имеют такой разъем и могут заряжать батареи, одновременно балансируя их. Чем качественнее батарея, тем меньше, теоретически, должен быть дисбаланс элементов при её работе.

Подсоединение балансировочного разъема внутри 3S LiPo батареи

Выбор аккумулятора

При выборе аккумулятора нужно руководствоваться возможностями регулятора скорости, используемого на модели. В характеристиках регулятора указывается разброс напряжений, с которыми он может работать и тип аккумуляторов. Превышение допустимого напряжение может повлечь выход регулятора из строя. Часто пределы используемых напряжений указываются не в вольтах, а в количестве "банок", например регулятор Castle Creations Mamba Monster 2 Waterproof может использовать до 6S LiPo или 18S NiMh.

Поддержка регулятором LiPo-аккумуляторов выражается в наличии в нём так называемой "отсечки". Отсечка предотвращает повреждение аккумулятора, не допуская его слишком сильного разряда. При этом модель просто резко останавливается, тогда как модель с регулятором без отсечки будет ездить всё медленнее и медленнее из-за слишком низкого напряжения аккумулятора, аккумулятор при этом, скорее всего, будет повреждён. При сильном желании использовать LiPo батареи с регулятором, у которого отсутствует функция отсечки, рекомендуется ходя бы поставить на его балансировочный разъём специальный индикатор со звуковой сигнализацией, который сообщит о разряде батареи.

Что касается выбора фирмы-производителя батарей, то для хобби мы бы рекомендовали использовать батареи китайского производителя Turnigy. Они в несколько раз дешевле дорогих фирменных батарей и полностью отрабатывают свою стоимость. Дорогие батареи высокого качества могут быть необходимы только для серьезных соревнований. Одна из оптимальных батарей для использования на багги и трагги масштаба 1/8 с двигателем 2200kv - Turnigy 4000mAh 4S 30C.

Внимание! Перед покупкой не забывайте проверять размеры батареи и вашего батарейного отсека! Размеры LiPo очень разные и могут меняться даже у одного производителя в зависимости от ёмкости, количества банок и токоотдачи.