Думаю понятно, что и спортсменам, и тем более любителям и начинающим интересно иметь относительно простую, «чистую» модель всегда готовую к полету.
Для большинства спортсменов-вертолетчиков пока эта мечта не достижима – ведь удельная энергоемкость современной Литий-Полимерной батареи весом ок 500 гр составляет ок 75-85Ватт/Час, в то время как метанольное топливо с тем же весом «отдает» ок 200-250Ватт/Час. Но если учесть, что всего лишь три-четыре года назад соотношение удельной емкости аккумуляторы/топливо было хуже в два раза – то можно ожидать скорого прогресса. Но вопрос все же стоит шире – удастся ли производителям аккумуляторов так же добиться и возможности их быстрого заряда (за 10-20 мин), стойкости к электрическим и механическим перегрузкам, большой продолжительности работы. Возможно что создание и развитие Литий-Фосфатных батарей даст ответ на эти вопросы.
Литий-Полимеры
Литий – Полимеры (Lithium Polymer, LiPo, ЛиПо) в последние годы прочно закрепились в модельной технике. Используются не только как силовые (их основное назначение), но и как легкие бортовые источники питания.
Существует достаточно много торговых марок ЛиПо (самые авторитетные FlightPower, ThunderPower, PolyQuest, Kokam…). Но производителей в мире не так много, и например FlightPower, ThunderPower и некоторые другие известные марки размещают свои заказы на заводе Enerland в Южной Корее.
|
Основные достоинства ЛиПо:
- наилучшее соотношение энергоемкость/масса
- большая нагрузочная способность силовых ЛиПо (ток отдачи)
- широкий спектр (по емкости, весу, нагрузочной способности) выпускаемых батарей
- широкий спектр выпускаемых зарядных устройств
Основные недостатки ЛиПо:
- высокая цена
- малый срок эксплуатации силовых ЛиПо
- малая стойкость к механическим и электрическим перегрузкам
- узкий температурный спектр работы
- обязательная постоянная балансировка батарей в блоке
- большое время заряда батареи
На графике типичная характеристика напряжения-емкости-температуры при разряда силовой батареи (FlightPower) в зависимости от разрядного тока (С- номинал емкости батареи).
|
На этом графике усредненное количество рабочих циклов ЛиПо в зависимости от разрядного тока и температуры блока (С- номинал емкости батареи).
|
Литий-Фосфаты
Литий-Фосфаты (Lithium Iron Pho, LiFe, LiFePo4, LiPho, ЛиФо) совсем недавно появились на модельном рынке. Примерно два года назад эти батареи широко начали применять в аккумуляторных блоках ручного профессионального строительного инструмента. Догадливые моделисты быстро оценили достоинства новых батарей и начали скупать и «перепаковывать» такие блоки. В середине 2006 года производитель представил специальные модельные Ли-Фо аккумуляторы.
На сегодняшний день патент и производство Литий-Фосфатов сосредоточены в одной компании из США – A123Systems.
|
Основные достоинства ЛиФо:
- очень большая нагрузочная способность (ток отдачи)
- большой срок эксплуатации
- высокая стойкость к механическим и электрическим перегрузкам
- широкий температурный спектр работы
- необязательная балансировка батарей в блоке
- быстрый заряд батареи
Основные недостатки ЛиФо:
- не лучшее соотношение энергоемкость/масса
- ценовой диктат одного производителя
- один тип предлагаемых в продаже батарей
- выпускается всего несколько типов зарядных устройств
На графике типичная характеристика напряжения-емкости при разряда силовой батареи (А123М1) в зависимости от разрядного тока (С- номинал емкости батареи) и температуры блока.
|
На этом графике типичная кривая зарядки ЛиФо (зарядный ток больше 1С). Надо заметить что вид графика не отличается от стандартного графика зарядки ЛиПо.
|
Сравнение характеристик ЛиФо и ЛиПо
В этой таблице сравниваются основные характеристики Литий-Фосфатных и Литий-Полимерных батарей.
Характеристика | Батарея ЛиФо (A123Systems) | Батарея ЛиПо (Enerland) |
Пиковое напряжение при зарядке | 3.6-3.8В рекомендовано, допускается перезаряд до 4.2В | 4.2В, но нельзя превышать более чем на 0.1В |
Номинальное рабочее напряжение | 3.2-3.3В | 3.6-3.7В |
Минимальное рабочее напряжение | ~2.7В | ~3.3В |
Минимальное допустимое напряжение | 2.5В рекомендовано, допускается переразряд до 2,0В и ниже | 3.0В рекомендовано, переразряд ниже 2,5В может повредить батарею |
Балансировка блока батарей | Рекомендуется изредка, большая точность не обязательна | Обязательна с точностью не хуже +/-0.005В |
Емкость | 2300мАч | 2200мАч |
Вес | ок.74г | ок.53г. |
Нагрузочная способность (рабочий ток) | от 100А - ок.40С | от 40А - ок.20С |
Ток/Время зарядки | до10A/от 15 мин | до 1C-2,2А/от 75 мин |
Количество рабочих циклов до уменьшения емкости - 80% номинала. Испытания при токе ок.10С-25А и температуре до 66градС. | Более 500 | Около 150 |
Вид и размеры | Твердый цилиндр, диам. 26,0 х высота 66,5мм (35,3см3) | Мягкая пластина, 79,0 х 42,0 х 9,0мм (29,9см3) |
Рабочая температура | -30/+60градС | 0/+60градС |
Цена | От 16,50 долл/шт | От 25,00 долл/шт |
Заключение
В свое время многих моделистов отпугивала сложность эксплуатации, нестабильность и взрывоопасность первых Литий-Полимеров. Так и сейчас моделистов сдерживает новизна и практическое отсутствие информации о Литий-Фосфатах.
В этом обзоре я постарался коротко обобщить опыт коллег моделистов, данные с сайтов производителей и специалистов, ну и конечно свой опыт «общения» с силовыми ЛиПо и ЛиФо на больших моделях электровертолетов (размер лопастей от 520мм).
Что же выбрать? Я бы поставил вопрос так: или ЛиПо, и тогда на одном блоке можно сделать один полет в 7-9 минут и потом «заряжаться» ок 1,5 часа, или ЛиФо – тогда за эти же 1,5 часа можно сделать четыре полета по 5-6 минут.
Дмитрий Деригин,
Киев, 18.03.2007
Использованы материалы с сайтов:
www.a123systems.com
www.flightpower.co.uk
www.thunderpower-battaries.com
www.fmadirect.com
www.flyelectric.ukgateway.net
www.rcgroups.com
www.runryder.com
www.rcspeech.com
и другие.
