Použití Li-Ion v zimě

U LiIon akumulátorů a LiPol akumulátorů tady dochází k tomu, že v zimě to s nimi jaksi nechce létat. Proč tomu tak je, se můžete dozvědět dále.

Jak je to tedy se zmíněnou závislostí Li-Ion na teplotě okolí. Závisí to od typu použitých článků. Mám v provozu 3 sady. Modrou a zelenou (barvy obalu - obě 1250mAh) od Radka Skočdopole a žlutou (1400mAh) od Ládi Křivského. Když jsem byl naposledy létat, byla teplota okolo 3°C. U žluté a zelené sady jsem žádnou změnu oproti létání při vyšších teplotách nezaznamenal. Modrá sada ale vůbec nefungovala. Motor protočil na cca 5sec vrtuli a regulátor ho hned vypnul! Podotýkám, že sadu mám v MT úplně zapuštěnou a ještě přikrytou dvěma suchými zipy, které sadu drží proti vypadnutí. Všechny 3 sady předtím ležely v kartónové krabičce na promrzlé zemi a byly proto studené.

Když jsem sadu vyzkoušel znovu potom, co jsem ji měl 10 minut v kapse, fungovala. Let trval ale asi jen polovinu doby. Důvodem bylo to, že byla za letu ofukována studeným vzduchem. Když ale byla sada zakrytá, tak se doba letu blížila době letu za teplejšího počasí.

Závěr:

To, jak se Li-Ion budou chovat v zimě je závislé spíše na konkrétních použitých článcích - není to nutně systémová vlastnost Li-ion nebo LiPol. Pokud je ale sada před použitím v teple, tak tím, že se při zatížení sama zahřívá je schopná provozu i v zimě.

Tuto zkušenost jsem využil u typů Panasonic CGR18650HG (oranžové) a CGR18650A (hráškově zelené), u kterých se při teplotách kolem nuly (při silných mrazech je létání stejně jen pro silné nátury) tento efekt projevuje jen minimálně. Když budete mít před letem akumulátory v kapse kalhot (tedy blízko těla) tak se po vložení do modelu a spuštění motoru se vlivem zahřívání při odběru proudu samy udržují v provozní teplotě a zmíněný efekt poklesu kapacity se projeví skutečně jen minimálně. To platí samozřejmě za předpokladu, že akumulátory nejsou za letu přímo ofukovány, ale jsou schované v modelu popřípadě u MT zakryté kouskem miralonu nebo jiného podobného materiálu.

Několik poznatků k LiIon od Ladislava Křivského:

Krátce po sepsání prvního části tohoto článku o Li-Ion (koncem roku 2001) mi napsal Ladislav Křivský. Přikládám jeho nabídku (podotýkám, že se jedná o nabídku s cenami z roku 2001!!!):

JIO doufam, ze jsi jako dodavatele Li-Ion nezapomel na mne. Mohu dodat baterie s trvalym proudem 2A max 3A za 50Kc za clanek. Uplne nove CGR18650HG s proudy 4A trvale 6A max stoji 400Kc. Baterie pouzite s proudy 4A trvale 6A max za 100Kc. Baterie funkcni treba do vysilace pro proudy max 1A za 5Kc.

Já k tomu jen dodávám, že doba výrazně pokročila a že ceny jsou dnes daleko příznivější a nabídka podstatně bohatší. Nemluvě o dnešní nabídce akumulátorů LiPol.
Z tohoto e-mailu později vznikla poměrně častá komunikace, jejímž výsledky jsou zde.

Výběr motoru, vhodného pro pohon Li-Ion články:
Problém, který řešil, je jaký motor pro pohon články Li-Ion použít. Z grafu Li-Ion článku Panasonic CGR18650HG plyne že z jednoho článku lze použít proud max. 4A při napěti 3.4V. To je při dvou článcích 6.8V a hmotnosti 84g příkon 27.2W, pro tři články 10.2V a hmotnosti 126g příkon 40.8W. Je dosti problém najít motor který vyhovuje těmto požadavkům. Pro tento účel upravuje motory řady 280 i 300. Úprava motoru 280 spočívá ve změně vinutí na 82 závitů. Potom má motor při 10.5V s převodovkou 1:4 a dvoulistou vrtulí FSK odběr 3.7A a tento motor se již dá použít pro tříčlánek Li-Ion. Vyvážení rotoru dělá na žiletkách.
Motor 280 upravuje tak, že ho opatrně rozdělá, vytáhne magnety, do předního i zadního čela odvrtá 2 díry průměru 5mm pro zajištění chlazení a přední kluzné ložisko nahradí kuličkovým o vnějším průměru 6mm zakoupeným u Vaňoucha.
Pro neupravený motor řady 300 je vhodné použití 2 článků CGR18650HG 4A. Například pro pohon MiniTornáda je vhodný pro dva články pohon s motorem Speed 300 (prodává se pod názvem Toro), převodovkou Horst 5:1, doplněnou o díry pro větrání motoru a vrtulí APC 8×3,8 inch.

Použití Li-Ion pro pohon motoru řady 400
Podle Ládi by neměl být problém použít tyto články i pro pohon motoru řady 400. Příkladem je 400 na 6V s převodem 4:1, vrtulí 11×4,7 inch a pohonem 2×3 články 4A. Uvedený pohon byl vyzkoušen s modelem Tornádo 11. Odevzdaný výkon je kolem 100W.

Dalším příkladem je kombinace použitá panem Vojtěchem (prodává v Š-HOBY Hradec Králové), který používá S400 6V bez převodovky s malou vrtulí Günter (malá bílá) rozměr 125/110, 4 články Panasonic CGR18650HG spojené sérioparalelně. A nemůže si to vynachválit. Zkoušel to i s 2 články a vzhledem k tomu, že doba motorového letu je poměrně krátká (rychlé vystoupání do zvolené výšky), akumulátory to zvládají taky.
Pro motorové modely s trvalým motorovým letem a menšími proudovými odběry lze použít také kombinaci motoru 400/7.2V opět s 2×2 články Panasonic CGR18650HG s vrtulí Graupner Super Nylon 6/4 (150/100), popřípadě 6/3.

A co střídavé motory?
Další zajímavá zkušenost - Pan Audrlický ho požádal, o možnost vyzkoušení nejnovějších Li-Ion článků pro napájení střídavého motoru. Předem mu však sdělil, že již zkoušel Li-Ion články z různých zdrojů, ale bez valných výsledků. Po několika sekundách mu vždy regulátor vypnul motor. Láďa mu přinesl články Panasonic CGR18650HG, které měly kapacitu 1820mAh při stálém proudu 4A. Po zapojení dvou článků k 50g střídavému motoru. byl simulován letový režim. Proud špičkový 7A průměrný 4 až 5A, doba “letu” by byla kolem 20 minut. Pokus potvrdil možnost použití vhodných Li-Ion článků (s malým vnitřním odporem), pro pohon menších střídavých motorů.

Závěr
Články Li-Ion je nutno používat jen tam kde je to vhodné. Lze je snadno spojovat paralelně pro větší proudy a sériově. Dva paralelně spojené články 1800mAh již dokáží dát proudy do 12A. To už je proud dostatečný pro S400. Váha celé sady pro S400 složené ze čtyř článků je 168g a kapacita 3600mAh. Cena nových článků je asi 1600Kč. Li-Ion tedy nejsou omezeny jen na malé proudy k motorům 280 a menším.

Výsledky měření motoru S300/10V (upravený na pohon 3 články) poháněného 3 x Li-Pol 1600mAh

Motor je upraven tak, aby při napětí 10.5V převodu 5:1 a vrtuli APC 10×4.7 byl odběr pod 6A. Zde jsou naměřené hodnoty tohoto konkrétního motoru:
Prevod MP JET 5:1 vrtule APC
10×7 10.8V 6.3A 4400ot
10×7 8.8V 4.9A 3820ot
10×7 9.8V 5.9A 4160ot
10×4.7 11.1V 5.2A 5020ot
10×4.7 8.9V 3.8A 4720ot
10×4.7 8.8V 4.9A 4340ot
9×6 11.2V 4.75A 5030ot
9×6 9.1V 3.7A 4400ot
9×6 10.1V 4.4A 4800ot

Jinak, jak jsem zde uváděl, Li-Pol článek při stálém proudu 4A a po dodání poloviny své kapacity má napětí 3.5V, měřeno na vývodech z článku. Jeho vnitřní odpor je kolem 0.032ohm při proudu 3A, měřeno tak, že na proud 3A je namodulovaný sinusový proud 0.3A. Na stejném přístroji jsem měřil i články N-1700SCR a N-500AR, kde výsledek souhlasil s údaji v katalogu. A tady zjišťuji, že jsem mým omylem v předchozích příspěvcích při porovnání článků s N-500AR udělal chybu. Tak uvedu hodnoty, které jsou již, jak doufám, správné.

Li-Pol 1400mAh nahradí asi 3články NiCd spojené v sérii a její Ri=0.032ohm. N-500AR 0.009ohm. Porovnáním zjistíme že N-500A jsou na tom o něco lépe. Při paralelním řazení dvou článků je již vnitřní odpor Li-Pol článků menší než N-500AR, při paralelním spojení tří Li-Pol článků, je již Ri=0.0106ohm a to je méně než Ri=0.012 tří sériově spojených N-1700SCR.