Přehledné informace o typech akumulátorů

V článku naleznete přehled a charakteristiku jednotlivých typů akumulátorů, se kterými se můžete setkat jak v modelářských výrobcích, tak v nejmodernějších profesionálních dronech. Dále zde naleznete vysvětlení jednotlivých parametrů, včetně obecných zásad používaní v RC modelech a jiných zařízeních.

Údaje na akumulátorech

1. Typ akumulátoru: LiPo, LiHv, LiFe, NiCd, NiMH, LiIon, olověné akumulátory.
2. Celkové napětí - V: Udává celkové jmenovité napětí všech článků akumulátoru.
3. Počet článků – S: Akumulátor může být tvořen jedním nebo více články. Pokud jsou články zapojeny paralelně, tak napětí zůstává stejné, ale zvyšuje se kapacita. A když je zapojíme sériově, tak dostaneme vyšší napětí o stejné kapacitě. Pro označení počtu sériově zapojených článků se používá písmeno S.
4. Kapacita akumulátoru – mAh: Kapacita akumulátoru v mAh (miliampérhodinách, 1 Ah = 1000 mAh) nám udává proud, který je akumulátor schopný dodávat po dobu jedné hodiny. Obecně vyšší kapacita = delší výdrž akumulátoru.
5. Maximální vybíjecí proud – C: Další důležitou hodnotou je maximální vybíjecí proud, který se uvádí zejména u lithiových akumulátorů. Na obalu akumulátoru bývá označován číslem a písmenem C. Vynásobením hodnoty C a kapacity dostaneme maximální povolenou velikost vybíjecího proudu.
   Analogicky se někdy uvádí i maximální nabíjecí proud, běžne se pohybuje v rozsahu od 0.5 do 3C
6. Silový konektor: Slouží pro nabíjení a vybíjení akumulátoru.
7. Servisní konektor: Některé typy akumulátorů (zejména LiPo) mají balanční konektor pro vyrovnávání napětí na jednotlivých článcích akumulátoru při nabíjení. Počet vodičů balančního konektoru je dán právě počtem článků plus zem (GND). Tudíž 3S akumulátor má čtyřpinový balanční konektor a např. 6S akupack má 7 pinový balanční konektor.

Nikl-kadmiový akumulátor (NiCd)

Charakteristika

Nikl-kadmiový akumulátor patří mezi první, který se používaly v nejrůzněší elektronice včetně RC modelů. Z důvodu obsahu jedovatého kadmia byla produkce těchto akumulátorů dávno ukončena. NiCd akumulátory jsou nahrazeny akumulátory NiMH, které neobsahují kadmium.

Paměťový efekt

Akumulátory s paměťovým efektem, mezi které patří i NiCd akumulátory, je nutné před nabíjením úplně vybít. V opačném případě se do akumulátoru nenabije tolik, kolik by mělo - akumulátor ztrácí kapacitu. Jediným způsobem, jak částečně obnovit kapacitu je tzv. cyklování, při kterém opakovaně dochází k úplnému vybití a nabití akumulátoru.

Formátování

Nové nebo delší dobu nepoužíváné akumulátory se musí naformátovat. Během formátování dojde k obnovení chemických reakcí, včetně obnovení kapacity. Tento proces se provádí pozvolným nabíjením s nízkým nabíjecím proudem, typicky 0.1C.

Nabíjení

Pro ukončení nabíjecího procesu se nejčastěji používá metoda Delta-Peak. Metoda Delta-Peak pracuje tak, že nabíječ neustále monitoruje napětí akumulátoru a pokud dojde k poklesu napětí na akumulátoru, nabíjení je ukončeno. Protože metoda Delta-Peak nefunguje spolehlivě zejména u nenaformátovaných akumulátoru, je z tohoto důvodu důležité akumulátor během nabíjení nenechávat bez dozoru. Pokud je akumulátor během nabíjení teplý - je již nabit.

Některé nabíječe (často u ručního nářadí - aku-šroubováky) používají pro detekci konce nabíjení senzor teploty, který je nainstalován v bateriové sadě.

Poznámka: Hluboce podvybité akumulátory některé nabíječe nedetekují. Podvybíjením akumulátoru rovněž dochází k jeho poškozování.

Použití

Pohon méně výkonných RC modelů, vysílačů, přijímačů.

Výhody

• Nízký vnitřní odpor, akumulátor je schopen dodat vysoký proud
• Pracuje i při nízkých teplotách
• Vysoká mechanická odolnost
• Provozně nenáročné, blbuvzdorné

Nevýhody

• Těžší/objemnější než lithiové akumulátory
• Paměťový efekt
• Samovybíjení
• Škodlivé životnímu prostředí

Nikl-metal hydridový akumulátor (NiMH)

Charakteristika

NiMH akumulátory jsou spolu s LiPo akumulátory nejrozšířenějším zdrojem energie pro RC modely. Dnešní verze NiMH akumulátorů vynikají malým samovybíjením a zároveň poskytují výborný poměr cena/výkon.

Nabíjení

Oproti NiCd akumulátoru není potřeba NiMH akumulátor před nabíjením vybíjet. Stejně jakou u NiCD akumulátorů je potřeba nový nebo dlouho nepoužívaný akumulátor naformátovat. Pro ukončení nabíjení se používá metoda Delta-Peak, viz popis u NiCd akumulátorů.

Pro snížení vnitřního odporu akumulátoru je optimální akumulátor nabíjet maximálně 2 hodiny před jeho použitím.

Použití

Pohon nenáročných RC modelů, RC vysílače, drobná elektronika.

Výhody

• Bez paměťového efektu
• Vysoká mechanická odolnost
• Provozně nenáročné, blbuvzdorné

Nevýhody

• Těžší/objemnější než lithiové akumulátory
• U větších článků dochází k vyššímu samovybíjení
• Nutnost prvotního formátování akumulátoru

Lithium-polymerový akumulátor (Li-Pol)

Chcete-li dosáhnout maximálního výkonu modelu poháněného elektrickým pohonem, není nic lepšího než Li-Po akumulátory. LiPo akumulátory poskytují vysoké vybíjecí proud a vysokou kapacitu. Striktně vyžadují dodržování správného postup nabíjení, vybíjení a skladování!

LiPo akumulátory se musí dlouhodobě (více něž týden) skladovat nabité na 50% kapacity. Správný nabíječ by měl podporovat nabití na skladovací napětí. Při dlouhodobé skladování v nabitém nebo vybitém stavu dochází degradaci článků. Nikdy nesmí dojít k pod vybití článku pod 3 V, jinak dojde k trvalému poškození článku.

Nabíjení

U více článkových akumulátorů je vyveden tzv. servisní konektor, na kterém si nabíječ změří napětí jednotlivých článků. Pokud je napětí článků rozdílné, nabíječ je prostřednictvím balancéru napětí článku vyrovná. Některé akumulátory (např. Spektrum Smart) mají balencér přímo integrovaný v akumulátoru.

Vždy používejte vhodnou nabíječku zajišťující konec nabíjení a možnost nastavení parametrů nabíjení. Akumulátory skladujte v bezpečnostních obalech.

Bezpečný a nejjednodušší způsob nabíjení nabízí společnost Traxxas se svojí technologií Traxxas ID nebo Spekrum s technologií Smart.

Použití

Pohon RC modelů. Zařízení (regulátor) musí mít program zamezující pod vybití LiPo akumulátorů!

Výhody

• Vysoký poměr uložené energie k hmotnosti a objemu
• Vysoké napětí článku
• Velmi nízké samovybíjení
• Velmi nízký vnitřní odpor - akumulátor je schopen dodat obrovské proudy
• Nízká cena

Nevýhody

• Riziko požáru při mechanickém poškození článku
• Nutno striktně dodržovat správné zacházení s akumulátorem
• Užší provozní rozsah teplot: od 5° až 40 °C

Lithium-polymerový High Voltage akumulátor (Li-Pol HV)

LiHV akumulátory jsou velmi podobné předchozímu typu LiPo. Tyto akumulátory lze nabíjet na vyšší napětí - 4.35 V. Oproti LiPo akumulátorům lze do LiHV akumulátorů dostat o přibližně 15-20% více energie.

Nabíjení

Nabíjení je obdobné jako u LiPo akumulátorů.

Výhody

• Nejvyšší poměr uložené energie k hmotnosti a objemu
• Vysoké napětí článku
• Velmi nízké samovybíjení
• Velmi nízký vnitřní odpor - akumulátor je schopen dodat obrovské proudy

Nevýhody

• Riziko požáru při mechanickém proražení článku
• Nutno striktně dodržovat správné zacházení s akumulátorem
• Užší provozní rozsah teplot: od 5° až 40 °C
• Vyšší cena

Lithium-iontový akumulátor (Li-Ion)

Akumulátor Li-ion byl první lithiový akumulátor. Má vysokou hustotu energie vzhledem k objemu.

Nabíjení

Nabíjení je obdobné jako u LiPo akumulátorů.

Použití

LiIon akumulátory jsou vhodné pro menší odběry do 10C, nedokáží tedy tak jako Li-Pol dávat proud 20C apod. nejčastěji jsou používany v RC vysílačích, přijímačích, pro pohon některých méně náročných RC modelů, spotřební elektronika.

Výhody

• Netrpí paměťovým efektem
• Nižší cena a vyšší životnost než LiPo akumulátory
• Vysoká hustota energie vzhledem k objemu a hmotnosti
• Nízké samovybíjení
• Mechanická odolnost

Nevýhody

• Nutno striktně dodržovat správné zacházení s akumulátorem
• Horší vlastnosti při teplotách pod 5 °C
• Oproti LiPo akumulátor má menší proudovou zatížitelnost

Lithium-železo-fosfátový akumulátor (LiFe)

LiFe akumulátory vynikají především svou dlouhou životností a vysokým počtem nabíjecích cyklů. Oproti LiPo akumulátorům mají LiFe akumulátory široký rozsah provozních teplot a vysokou chemickou stálost. Z toho důvodu jsou vhodné především pro napájení přijímačů a serv, dále pro napájení elektronického zapalování nebo do RC vysílačů. V poslední době se používají v elekro-kolech a obdobných produktech právě z důvodu schopnosti pracovat při nižších teplotách.

Nabíjení

Nabíjení je obdobné jako u LiPo akumulátorů.

Použití

Pohon modelů, RC vysílače, RC přijímače, spotřební elektronika.

Poznámka: Více článkové akumulátory jsou vybaveny balančním konektorem pro vyrovnání napětí článků.

Výhody

• Netrpí paměťovým efektem
• Vysoká bezpečnost
• Vysoká spolehlivost
• Vysoká životnosti
• Schopnost dodávat vysoký proud
• Široký rozsah provozní teplot: od -15° do +60°C

Nevýhody

• Oproti ostatním lithiovým akumulátorům nižší měrná kapacita
• Vyšší cena

Olověné akumulátory

Olověný akumulátor je sekundární galvanický článek s elektrodami z olova, elektrolytem je zředěná kyselina sírová. Hlavní výhodou olověných akumulátorů je nízká cena, schopnost dodávat vysoké rázové proudy a nadstandardní životnost.

Menší akumulátory se vyrábí v bezúdržbovém gelovém provedení - kyselinou sírovou je napušťěna skelná tkanina. Tyto akumulátory mohou být v libovolné poloze.

Použití

Vzhledem k vysoké měrné hmotnosti olova jsou v modelářské praxi tyto akumulátory vhodné například do lodí nebo startboxů modelů letadel. Běžně se olověné akumulátory používají v záložních zdrojích (UPS) a dopravních prostředcích všeho druhu.

Výhody

• Vysoké rázové proudy
• Nízká cena
• Dlouhodobá životnost
• Snadná recyklovatelnost

Nevýhody

• Vysoká hmotnost akumulátoru
• Omezená mechahnická odolnost v důsledku velké hmotnosti elektrod

Obecné zásady péče o akumulátory:

• Do RC modelu vkládejte jen plně nabité akumulátory
• Nepřerušujte provoz RC modelu
• Po skončení provozu akumulátory vypojte a vyjměte z modelu
• Akumulátory striktně nabíjejte a skladujte dle doporučení výrobce
• Akumulátory nejlépe skladujte v ochranných obalech