Качество батареи зависит от партии.
Cовсем новые аккумуляторы могут вести себя совершенно по-разному. Джедаи
Здесь я оценивал качество батареи по девиации банок и обнаружил два варианта изначального состояния батареи. В первом варианте малая девиация со временем медленно начинает увеличиваться, чего увы не избежать, либо изначально может присутствовать девиация около 30-50мВ, но после первых циклов обкатки уменьшается и дальше ведёт себя аналогично.
Второй вариант, когда девиация после первых циклов использования начинает быстро расти и грозится достичь опасных значений за первые пару десятков полётов.
Если линейно аппроксимировать этот график и попробовать предсказать что будет дальше, то девиация первой банки с графика чуть выше может достичь опасных значений примерно через 20-30 циклов. Под опасными значениями я понимаю 0.1В. Следует добавить что за девиацию я считаю наибольшее отклонение какой-либо банки аккумулятора от средне-арифметического значения по всем банкам и если девиация 100мВ, то дельта между наиболее заряженной и просаженной банками заведомо больше 100мВ. После этого порога, за аккумулятором стоит следить очень внимательно, не летать над опасными участками, поскольку просадки даже одной банки грозят потерей мощности, и педолить письма в тех поддержку джедаев.
Первая банка умирает быстрее
По графикам видно, что девиация первой банки всегда немного больше, чем у других. Обычно это банка, расположенная ближе к плюсу, но не суть. Факт в том, что аккумулятор умирает не постепенно целиком, а начиная с одной из банок. Заменить же умирающую банку можно, но хотя в сети и существуют подробные инструкции с видео о замене, этим готовы заниматься только самые рукастые.
Срок службы зависит от стиля вождения
На графиках почти новые аккумуляторы, прошедшие 10-15 циклов. Слева аккумулятор, у которого девиация быстро увеличиваться, а справа батарея в идеальном состоянии. Можно заметить, что девиация банок аккумулятора чаще начинает увеличиваться у тех, кто агрессивно пилотирует. Стиль пилотирования я оценивал по графикам напряжений, на которых видны просадки в тот момент, когда пилот резко меняет направление движения, быстро взлетает и вообще совершает действия, приводящие к большому потребляемому току и нагрузке на аккумулятор. Я бы не стал однозначно утверждать что агрессивный стиль вождения портит аккумулятор, и оставил бы этот вопрос на открытое обсуждение, но я нашёл интересным рассказать о корреляции этих факторов. Хотя литий-полимерные аккумуляторы рассчитаны на большие токи, всё равно они используются в экстремальных для них условиях и повышенные нагрузки влияют на них не лучшим образом.
Также нужно учесть что аккумуляторы желательно немного «обкатать» перед тем как давить стик до упора. Этого требования нету у производителей аккумуляторов, а скорее рекомендация из личного опыта.
Напоследок приведу примеры графиков температур. Здесь тот же плохой слева и хороший справа аккумуляторы. Видна стабильность использования хорошего и то что потенциально плохой аккумулятор использовался в гораздо более широком диапазоне температур. Это могло произойти как из-за агрессивного пилотирования, приведшего к большой нагрузке на аккумулятор и тем самым разогрев его, так и из-за банально тёплой погоды, поэтому ориентироваться на них не стоит, но учесть можно. Экстремальных температур на графиках я ещё не встречал, поскольку разбирал только зимние логи. Нижняя граница ограничена мозгами, не дающими стартовать пока аккумулятор не нагреется хотя бы до 15 градусов, а верхней границей я всегда считал 60 градусов. Если у кого-то есть логи в которых аккумулятор перегревался, то было бы очень интересно посмотреть как это отражается на его состоянии.
Просмотреть свои логи с DJI и проанализировать состояние батарейки можно на этом сайте.
Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.
Комментарии (24)
Cr558
31.03.2016 17:43Ждал вскрытия, какие 18650, чей фирмы, емкость, качество сборки/пайки, на каком токе идет заряд и как, и т.п. А так информация есть, но немного о другом.
DmitryO
31.03.2016 18:21Так там разве 18650? Ни разу не видел 18650 в летающих аппаратах...
Firz
31.03.2016 19:23Там то, что все по ошибке привыкли называть LiPo, обычные литиевые аккумуляторы с высокотоковой химией и полимерным корпусом-пакетом.
DanNsk
31.03.2016 20:37А почему по ошибке то? Устоявшийся термин… https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium_polymer_battery
idiv
31.03.2016 20:46Там ниже пояснение идет, что раньше (в общем-то среди инженеров, разрабатывающих их, до сих пор) так называли настоящие полимерные аккумуляторы. И они даже существуют, но в очень малом количестве. А потом пришли маркетологи...
DmitryO
31.03.2016 22:09Дык это не мне, а коллеге на комент выше надо отвечать. И как правило, маркировка на корпус-пакетах не позволяет определить производителя. К тому же, они еще и в термоусадке.
Firz
31.03.2016 22:34Я подумал что лучше дальше в ветку обсуждения ответить, чтобы обсуждение шло одной веткой.
Firz
31.03.2016 19:37«Следует добавить что за девиацию я считаю наибольшее отклонение какой-либо банки аккумулятора от средне-арифметического значения по всем банкам...»
Тогда нужно умножать значение сразу на 2, как индикатор максимально возможного значения разности напряжений ячеек. Или уж на самом деле считать сразу разность напряжений минимальной и максимальной ячейки, если есть такие данные.
p.s. В реальности, разность напряжений не так страшна, если она возникает ближе к полному разряду аккумулятора, потому что многая химия имеет резкий скачок напряжения между ~3.3-3V, некоторые практически моментальный.
martsen
31.03.2016 22:32Интересно! А можете дать какой-нибудь литературы "по теме"? Или написать более развернуто.
Firz
31.03.2016 22:46+1Боюсь что не смогу подсказать какой-то конкретный источник информации, периодически попадаются небольшие исследования, которые дают информации для размышления. А по поводу резкой просадки напряжения ближе к разряду, могу привести в пример свой график разряда 18650 аккумулятора током 1А: https://habrastorage.org/files/76f/ff3/abe/76fff3abec8749569b085160cafc2686.png
Если сделать сборку из нескольких ячеек(4S, к примеру, как у DJI Phantom 3), они могут оказаться не идеально одинаковыми по емкости и внутреннему сопротивлению и при разряде высокими токами одна из ячеек может резко просесть до 3V в то время как остальные будут еще 3.3-3.2Vmartsen
01.04.2016 01:23Кстати у фантома по логам напряжение на банке не падает ниже 3,4В https://habrastorage.org/files/55e/d49/09b/55ed4909b71c4112a5a4c9936a37d610.jpg и хорошо, ибо при описанном резком падении между ~3.3-3V девиация могла бы быть гораздо больше.
Если по подробнее посмотреть напряжение по банкам например с последнего полёта того же аккумулятора, то видно что разница напряжений между банками велика не только в конце. Тут ток разряда был около 16А. https://habrastorage.org/files/0d6/fe3/13d/0d6fe313d050477386f744c47f2f12f6.jpg
"Тогда нужно умножать значение сразу на 2, как индикатор максимально возможного значения разности напряжений ячеек. Или уж на самом деле считать сразу разность напряжений минимальной и максимальной ячейки, если есть такие данные."
https://hsto.org/files/af9/add/e88/af9adde883b840f4b4dba0835788ca70.jpg
FiggyFox
01.04.2016 15:44cdn.sparkfun.com/assets/6/7/4/7/9/5112a224ce395fb479000003.png
Все аккумы на базе Лития (лион, лифер, липол и прочие) имеют график заряда и разряда, который условно можно поделить на 3 участка: 0%-10%, 10%-90%, 90%-100%. У каждой конкретной батареи эти значения естественно ± свои — но в общем картина одинаковая: резкие фронты в начале и конце и линейный участок в середине.
На среднем участке заряд идет более-менее линейно, а вот по краям обрывается быстро. Это значит, что между батареей с 25% заряда и батареей с 45% разница напряжений может быть вообще мизерной (десятка-другая миливольт), а вот между 2% и 22% разница может быть в половину вольта.
idiv
31.03.2016 20:32Стиль пилотирования я оценивал по графикам напряжений, на которых видны просадки в тот момент, когда пилот резко меняет направление движения, быстро взлетает и вообще совершает действия, приводящие к большому потребляемому току и нагрузке на аккумулятор. Я бы не стал однозначно утверждать что агрессивный стиль вождения портит аккумулятор, и оставил бы этот вопрос на открытое обсуждение, но я нашёл интересным рассказать о корреляции этих факторов. Хотя литий-полимерные аккумуляторы рассчитаны на большие токи, всё равно они используются в экстремальных для них условиях и повышенные нагрузки влияют на них не лучшим образом.
Согласно тестам, проведенным в одном из институтов моего университета — расчет на большие токи просто означает, что он может отдавать большие токи. Все. А вот износ аккумулятора увеличивается при разряде и заряде большими токами. Под износом я имею ввиду уменьшение возможного количества полных циклов заряда-разряда. По разному, конечно, но любой литий-ионный аккумулятор будет себя так вести. Так что это вполне однозначное утверждение, подтвержденное пословицей "тише едешь — дальше будешь".ofmetal
31.03.2016 20:53Ещё глубина разряда влияет.
Разрядить аккумулятор 10 раз от 100% до 20% вреднее, чем 20 раз от 100% до 60%.idiv
31.03.2016 21:48Это естественно. Но в данном случае речь идет о конкретном сценарии использования.
P.S. Соотношения между числом реальных циклов (синий) и эквивалентом в полных циклах (черный) для литий-ионных аккумуляторов (это лучший случай, на деле она немного ниже):
el_bruce
31.03.2016 22:12+1Исходя из моего опыта зарядки различных типов аккумуляторов в страйкболе, могу только сказать, что емкость разных банок частенько отличается на разряженных аккумах и именно для этого в умных зарядках есть функция балансировки. Браком это не считалось никогда, после балансировки работают нормально… Может для дронов какие-то другие требования?
martsen
01.04.2016 11:47У фантома эта умная зарядка с балансиром встроена прямо в акк., но это не панацея. Когда проседает одна из банок, у неё падает токоотдача и во-первых тяговооружённость аппарата падает, из-за чего уменьшается скорость набора высоты или при резкой рулёжке ему тяжелее сохранять положение, во-вторых увеличивается нагрузка на другие банки. Не знаю какие требования в страйкболе, но основная проблема аккумуляторов на дронах в том что они потребляет довольно большой ток и поэтому если падает токоотдача, то можно случайно на полуразряженном акке приземлиться в кусты, речку или на машину.
el_bruce
01.04.2016 12:11Ах вот оно что! Аккумуляторы, для дронов, виденные мной ничем не отличаются от тех, что в страйкболе (где токоотдача также очень важна, только требования к массе не так критичны). А в статье о встроенном балансире ничего не сказано, что и вызвало недоумение.
Firz
02.04.2016 15:57Если контроллер квадракоптера ограничивает потребляемый ток из-за низкого напряжения на одной из банок(эти данные он может получить из BMS аккумулятора), другие банки не могут получать увеличенную нагрузку, потому что ток один и тот же, последовательно же соединены. Так называемая «просадка» одной из банок это увеличение ее внутреннего сопротивления, которое и ведет к падению напряжения и дополнительному нагреву(больше внутреннее сопротивление -> больше тепла выделится в самой ячейке) при подаче нагрузки на аккумулятор, т.е. для полноты картины нужно смотреть и за внутренним сопротивлением ячеек(а лучше, и за напряжением, и за температурой, и за внутренним сопротивлением, дабы было больше данных для анализа).
NLO
НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь