Che batteria usa il tuo drone? Molto probabilmente è una batteria LiPo. Queste batterie sono più comunemente utilizzate in giocattoli, droni, RC e persino modellini di aeroplani e treni. Perché questo tipo di batteria è la scelta più comune?
Le batterie Lipo sono la cosa migliore che sia mai accaduta alla comunità dei droni e ad altre comunità di giocattoli e hobby a causa delle loro dimensioni ridotte e capacità maggiori. Queste qualità sono essenziali per tempi di volo più lunghi. Tuttavia, rappresentano un potenziale rischio di incendio se non gestiti correttamente.
È importante conoscere i dettagli delle batterie del tuo drone per ottenere il massimo da esse, quindi discuterò tutto ciò che devi sapere sulle batterie LiPo, incluso come conservarle in modo sicuro e smaltirle se vengono danneggiato.
Cos'è una batteria LiPo?
LiPo sta per polimero di litio o polimero agli ioni di litio, che sono batterie ricaricabili realizzate con elettroliti polimerici. In parole povere, invece di utilizzare una forma liquida di elettrolita, le batterie LiPo utilizzano un polimero, che è più un "foglio" che immagazzina una carica e trasmette energia al dispositivo quando necessario.
Le batterie LiPo hanno un involucro morbido, a differenza delle batterie agli ioni che hanno un guscio rigido. Il polimero e la possibilità di racchiuderlo in una custodia morbida rendono queste batterie adatte per RC poiché puoi formarle in diverse forme, a differenza dei gusci rigidi.
Ora diamo un'occhiata ad alcuni dei concetti principali che compongono una batteria LiPo. Mi riferirò all'immagine qui sotto in tutto l'articolo.
Tensione (Tensione Nominale)
La tensione nominale è la tensione "nominale" o la tensione di una batteria quando è a riposo. Non deve essere confuso con la tensione nominale o la tensione di esercizio. Ad esempio, la tensione nominale della maggior parte delle batterie LiPo è di 3,7 V, ma quando sono completamente cariche, le batterie LiPo hanno una tensione di 4,2. E quando li hai scaricati al minimo, dovrebbero avere una tensione 3.0.
Questo ci porta all'etichettatura. Troverai la maggior parte delle batterie etichettate come 2S, 3S, 4S o 6S. Questi numeri si riferiscono al numero di celle delle batterie disposte in serie. Quindi, la S sta per Serie.
Noterai che c'è anche un numero indicato da C sulla batteria. Nell'immagine sopra, abbiamo 50°C. Ma questo non significa "Cellule". Significa Discharge Rating, di cui parlerò tra un minuto.
Per ottenere la tensione totale, aggiungi la tensione di ciascuna cella. Ad esempio, una batteria 2S ha due celle, quindi la tensione totale sarà di 7,4 V, batterie 3S come l'immagine sopra avrà 11,1 V, le batterie 4S avranno 14,8, ecc...
Potresti imbatterti in batterie più vecchie etichettate come 2S2P, il che significa che ci sono quattro celle; 2 in disposizione in serie e 2 in struttura in parallelo. Ma tali batterie sono state gradualmente eliminate e sostituite dai modelli più recenti.
Quindi, qual è l'importanza di conoscere la tensione? Si traduce in quanto velocemente può ruotare un motore, che si traduce quindi nella potenza e velocità di un drone. Potresti aver incontrato quadricotteri con motori etichettati come kV. All'inizio, ho pensato, e anche alcuni utenti lo hanno fatto, che kV sta per kilovolt. Bene, non è così.
kV in realtà sta per RPM (rotazioni al minuto) per ogni volt. Quindi, se il quadrirotore ha un 3000 kV, dovrai moltiplicarlo per la tensione della batteria. Ad esempio, una batteria 2S produrrà 22.200 RPM. Più tensione ha la batteria, più velocemente ruotano i motori e più potenza avrà il drone.
Capacità
Per capire la capacità, usiamo l'analogia comune del serbatoio dell'acqua. La tensione che ho appena descritto è la pressione del serbatoio. In poche parole, più pressione/forza ha un serbatoio, più potente espellerà l'acqua. Ora, la capacità sarà la quantità di acqua che il serbatoio può contenere alla volta. Quindi, quando si parla di batterie, significa la quantità di carica che può contenere, che si traduce in quanto tempo può durare la batteria.
La capacità di una batteria è misurata in milliampere-ora (mAh). La nostra batteria sopra ha 5200 mAh, ma troverai alcune batterie con capacità fino a 12.000 mAh e alcune con meno di 5000 mAh. Inoltre, 1000 mAh, fanno 1 Ah (Amp-ora).
Mentre una batteria con maggiore capacità sembra una buona idea poiché puoi utilizzare un drone più a lungo, devi anche considerare gli effetti sul sistema generale del drone.
Per prima cosa, più capacità significa più peso e la maggior parte dei droni non funziona altrettanto bene quando sono troppo pesanti. In secondo luogo, se i motori funzionano troppo a lungo senza raffreddarsi, potrebbero prendere fuoco e persino danneggiare l'intero drone.
Valore di scarico (C)
Conosciuto anche come "C", il valore di scarica è la quantità di carica/carico che puoi scaricare continuamente dalla batteria senza danneggiarla. Se utilizzi un dispositivo che assorbe più carica alla volta, potresti danneggiare la batteria.
Ora, la nostra batteria ha una capacità di scarica di 50°C, il che significa che moltiplichi 50 per la capacità della batteria in Ampere.
Quindi, la capacità della nostra batteria è di 5200 mAh. In ampere, sono 5,2 Ah.
50*5,2 =260 A.
Quindi, puoi assorbire continuamente 260 A da questa batteria. Questa è la valutazione continua.
C'è anche un Burst Rating, che è la quantità di carica più alta che puoi prelevare in raffiche di 10 secondi. La nostra batteria sopra ha una velocità di scoppio di 100°C, il che significa che può sopravvivere occasionalmente a esplosioni di 520A. Questo potrebbe avvenire durante l'accelerazione di un drone e molto spesso sarà più della valutazione continua.
Quando acquisti batterie extra, assicurati di essere a conoscenza della potenza assorbita dal drone e per cosa utilizzerai il drone. I droni da corsa potrebbero aver bisogno di batterie con un grado di scarica più elevato.
Resistenza interna
Sebbene la resistenza interna non faccia parte del design della batteria, è essenziale menzionarla. Usando l'analogia del serbatoio dell'acqua, possiamo spiegare meglio la resistenza con un tubo. Un tubo flessibile dovrebbe consentire all'acqua di fluire senza intoppi. Ma se c'è una piega nel tubo, limita il flusso dell'acqua:più grande o profonda è la piega, più insufficiente è il flusso d'acqua.
Lo stesso caso vale per le batterie LiPo e qualsiasi altra elettronica. Maggiore è la resistenza, minore è la carica che raggiunge i componenti critici del drone. Il motivo per cui non possono indicare la resistenza è che si accumula nel tempo.
Più usi la batteria, un residuo noto come Li
L'uso di una batteria gonfia genera ancora più calore e si verifica un processo noto come Thermal Runaway. Alla fine, l'accumulo di ossido di litio, ossigeno, calore e umidità si combinano ed esplodono in un incendio.
La misura standard per la resistenza è ohm (Ω).
1 milliohm (mΩ) =1 ohm.
È fondamentale continuare a controllare i livelli di resistenza delle batterie per assicurarsi che siano ancora utilizzabili. I caricabatterie più avanzati possono aiutarti a misurare la resistenza interna per una cella singolarmente o per tutte le celle insieme.
In generale, è sicuro utilizzare una batteria con una resistenza che va da 0 a 12 ohm. Qualsiasi cosa in più significa che dovresti considerare di sostituire le batterie.
Perché i droni utilizzano le batterie LiPo?
Le batterie LiPo hanno molti vantaggi per l'industria dei droni poiché sono piccole e possono trasportare molta carica in una cella (da 3,7 V a 4,2 V). Ciò consente di costruire una batteria di grande capacità o ad alta tensione per varie applicazioni senza appesantire troppo il drone.
Come caricare una batteria LiPo?
Le batterie LiPo sono piuttosto sensibili. Non puoi usare un caricabatterie qualsiasi con loro. Sovraccaricarli potrebbe causare danni o addirittura un incendio. A differenza di altre batterie, le batterie LiPo utilizzano un sistema CC/CV che significa carica costante/tensione costante.
Come accennato in precedenza, possono contenere un massimo di 4,2 V. Quindi, quando la batteria ha 4,2 V per ogni carica, mantiene quella tensione anziché emettere continuamente impulsi di corrente.
Il Caricatore
Le batterie LiPo utilizzano i cosiddetti caricatori di bilanciamento. Si tratta di cariche che assicurano che ogni cella della batteria riceva una carica sufficiente. Il bilanciamento di caricabatterie o caricabatterie con bilanciamento integrato può essere piuttosto costoso, ma ne vale la pena se vuoi che la batteria duri più a lungo. Inoltre, una batteria con una carica sbilanciata (alcune celle con più carica) aumenta il rischio di danneggiarla o addirittura di provocare un incendio.
La corrente
Un altro aspetto da considerare quando si carica una batteria LiPo è la quantità di corrente. I caricabatterie veloci sono la norma in alcuni dispositivi, dove inviano elevate quantità di corrente (ampere), caricando una batteria di grandi dimensioni in breve tempo. Non puoi farlo con una batteria LiPo. Le batterie LiPo hanno una velocità alla quale puoi caricarle, proprio come la velocità di scarica.
Ora, la nostra batteria sopra ha una velocità di carica di 2C. Come abbiamo calcolato la velocità di scarica, moltiplichi la velocità di ricarica per la capacità. In questo caso, la nostra batteria ha una capacità di 5,2 Ah o (5200 mAh).
5,2*2 =10,4 A.
Quindi, dovresti sempre caricare questa batteria a 10,4 Ampere. Controllare sempre la batteria per identificare la velocità di carica adatta. Puoi caricare con una velocità inferiore, ad esempio una velocità di 1C, ma non superare mai quanto consigliato dall'etichetta sulla batteria .
I connettori
Infine, dovresti assicurarti che il caricabatterie che stai utilizzando abbia un connettore compatibile con quelli della batteria. Come puoi vedere nella nostra batteria sopra, ogni batteria Lipo ha due connettori. Quello giallo va (principalmente XT-60) al drone, mentre le spine bianche vanno al caricatore di bilanciamento. Soprattutto, dal momento che hai a che fare con alta tensione e amperaggio, i fili dovrebbero essere spessi.
Quante batterie LiPo hai bisogno per il tuo drone?
Da due a tre batterie sarebbero perfette per il tuo drone. Sebbene sia possibile avere più batterie e volare a lungo, rischi di danneggiare i rotori, soprattutto quando li fai funzionare troppo a lungo senza lasciarli raffreddare.
Come conservare la batteria LiPo
Una batteria LiPo non deve mai essere conservata quando è completamente carica. Né dovrebbe essere conservato al di sotto di 3,0 V. Ciò potrebbe danneggiarli completamente. Ad esempio, se le conservi a piena carica, le batterie si scaricheranno automaticamente e potrebbero ritrovarsi con una tensione inferiore a 3 V.
La tensione di conservazione ottimale è 3,8 V. Controllare sempre la tensione delle batterie prima di riporle. Per fortuna i caricabatterie più avanzati ti consentono di controllare la tensione, quindi caricali se sono inferiori a 3,0 V e scaricali se la tensione è superiore a 3,8 V.
Inoltre, per prevenire incendi durante lo stoccaggio, conservare sempre le batterie LiPo in sacchetti resistenti al fuoco come quello illustrato di seguito.
Altre aree di stoccaggio, come sacche di munizioni o casseforti per armi da fuoco, continueranno a funzionare fintanto che sono ignifughe.
Come viaggiare con le batterie LiPo
Se hai intenzione di portare con te il tuo drone quando sei in viaggio, puoi portare tranquillamente da 2 a 3 batterie LiPo. Tuttavia, le batterie LiPo non sono ammesse nella cabina di carico poiché rappresentano un pericolo di incendio. Dovrai portarli con l'altro bagaglio a mano.
Prima di imballare le batterie, assicurarsi che non siano danneggiate. Puoi mettere le batterie in una borsa ignifuga o in una scatola per il trasporto di droni con scomparti per le batterie. Inoltre, assicurati di controllare le linee guida della compagnia aerea sul trasporto di droni e batterie.
Quanto durano le batterie LiPo?
Le batterie LiPo sono progettate per durare almeno da 300 a 500 cicli quando tutto è perfetto. Cioè, conservarli alla corretta tensione, conservarli alla giusta temperatura, evitare l'eccesso di umidità, evitare di forarli e caricarli utilizzando il caricabatterie corretto.
Tuttavia, non è sempre possibile mantenere tutte queste condizioni. Ecco perché la maggior parte delle batterie LiPo ha una media compresa tra 150 e 250 cicli. Può essere compreso tra 1 e 3 anni, a seconda della frequenza con cui utilizzi il tuo drone.
Come smaltire una batteria LiPo
A un certo punto, dovrai buttare via la tua batteria LiPo, cosa che dovresti fare con molta attenzione. Ecco perché. Come accennato in precedenza, l'ossido di litio e l'accumulo di ossigeno fanno gonfiare la batteria. E ho detto che l'uso continuato potrebbe danneggiare le batterie e provocare un incendio.
Tuttavia, anche se non stai utilizzando la batteria, potrebbe comunque causare un incendio se la fori. Il processo Thermal Runaway potrebbe ancora verificarsi, soprattutto se la batteria è ancora carica.
NOTA:alcune aziende offrono garanzie sulle batterie. Quindi, controllalo prima di provare uno dei processi seguenti.
Se le tue batterie sono scariche o gonfie, procedi come segue prima di smaltire le tue batterie LiPo:
Inizia controllando la tensione. La tensione ideale per lo smaltimento della batteria dovrebbe essere 0,0 V. Se è carica, scaricala con uno dei seguenti passaggi.
Assicurati che siano completamente scarichi prima di smaltirli. Ci sono diversi modi per farlo.
- Puoi usare il tuo caricatore di bilanciamento per scaricarli o usarli nel drone finché non vengono lasciati senza alcun addebito. Quest'ultimo processo è rischioso poiché potresti dare fuoco al tuo drone.
- Un altro modo per scaricarlo è usare un bagno di acqua salata. Versare l'acqua tiepida in una teglia e saturarla di sale fino a quando il sale non si scioglie più. Quindi immergere le batterie nell'acqua salata.
- Puoi anche scaricarlo collegandolo a una luce a LED mentre la batteria è immersa nella sabbia. Quando il LED si attenua o si spegne a causa della bassa tensione, scollegarlo e collegare i fili positivo e negativo della batteria per causare un cortocircuito.
Una volta che sei sicuro che non abbia alcun addebito, puoi gettarlo nel tuo normale cestino della spazzatura oppure cerca i servizi locali di smaltimento delle batterie.
Precauzioni di sicurezza
Di seguito sono riportate alcune precauzioni di sicurezza e un riepilogo di come prolungare la durata di una batteria LiPo.
- Avere sempre un estintore nelle vicinanze . Le batterie LiPo non funzionano bene alle alte temperature e spesso provocano un incendio. Sebbene un estintore non sia il migliore per reazioni chimiche come quella delle batterie LiPo, aiuterà a contenerlo.
- Controlla costantemente le tue batterie mentre si caricano . Ci vogliono solo pochi secondi delle temperature sbagliate per far esplodere queste batterie. Quindi, se li lasci e vai al negozio, o per una corsa in giro per il quartiere, potresti tornare e trovare tutta la tua casa in fiamme.
- Assicurati che l'area di conservazione sia a temperatura ambiente. Sottolineo ancora una volta, le batterie LiPo e le alte temperature sono nemici giurati.
- Conservare sempre le batterie in un luogo asciutto , e assicurati che non entrino in contatto con l'acqua poiché l'acqua facilita le reazioni chimiche che provocano un incendio.
- Mantieni sempre pulite le batterie . Usando una spazzola a setole morbide, pulisci il drone, i connettori e il vano batteria del drone.
- Mantieni sempre la tensione tra 3,0 V e 4,2 V e conservala a 3,7 V.
- Utilizza un caricatore di bilanciamento di alta qualità.
- Evita di usare oggetti metallici che potrebbero collegare il positivo e il negativo , provocando un cortocircuito. Questo potrebbe accadere quando si utilizzano le pinze durante il processo di saldatura.
Conclusione
E il gioco è fatto. Spero di aver coperto tutto ciò che devi sapere sulle batterie LiPo per i droni. Sebbene offrano più vantaggi rispetto ad altri tipi di batterie, è necessario maneggiarle con cura per prevenire potenziali rischi.
Come abbiamo stabilito, mantenerli alla tensione appropriata, utilizzare il caricabatterie adeguato, evitare temperature troppo calde o troppo fredde, evitare di utilizzare batterie gonfie, non lasciarle mai incustodite e assicurarsi che le batterie siano scariche prima di smaltirle.
Anche se dovresti prendere sul serio i rischi, queste batterie non sono qualcosa che ti spaventa. Gestito correttamente, non dovresti mai dover affrontare un'emergenza. E non dimenticare di divertirti quando fai volare i tuoi droni.