Handleiding voor 3S LiPo-batterijen: spanning, C--waarde, opladen, opslag en veiligheid

Als u RC-auto's, FPV-drones, vliegtuigen met vaste- vleugels, robots of draagbare apparatuur gebruikt, bent u waarschijnlijk een 3S LiPo-batterij tegengekomen. Het is een van de meest voorkomende batterijopties voor toepassingen die een goede balans tussen spanning, vermogen, gewicht en looptijd nodig hebben.

Maar het kiezen van de juiste 3S-batterij is niet altijd eenvoudig. Wat is het verschil tussen 11,1V en 12,6V? Hoeveel capaciteit heeft u nodig? Wat betekent een 50C-rating eigenlijk? En hoe moet je de accu veilig opladen en opbergen?

In deze gids,Blumoti-batterijgeeft een overzicht van de belangrijkste 3S LiPo-specificaties in gewoon Engels. We behandelen spanning, capaciteit, C-rating, interne weerstand, batterijselectie, opladen, opslag en basisonderhoud.

Bezoek voor op maat gemaakte 3S LiPo-batterijoplossingenwww.blomoti-battery.com.

1. Wat betekent "3S" op een LiPo-batterij?

In de terminologie van lithium-polymeerbatterijen staat "S" voorserie.

A 3S LiPo-batterijbevat drie individuele lithiumpolymeercellen die in serie zijn geschakeld. Bij een serieschakeling worden de celspanningen bij elkaar opgeteld, terwijl de accucapaciteit hetzelfde blijft.

• 3S1P:Drie cellen in serie en één parallelle groep.
• 3S2P:Zes cellen gerangschikt in een drie-serie, twee-parallelle configuratie. De spanning blijft hetzelfde als bij een 3S-pack, terwijl de capaciteit twee keer zo groot is als die van een enkele cel.

2. Is een 3S LiPo-batterij 11,1 V of 12,6 V?

Beide waarden zijn correct. Ze vertegenwoordigen verschillende ladingstoestanden.

3S LiPo-cel en pack-spanning

Nominale spanning: 11,1 V

De nominale spanning van een standaard LiPo-cel is 3,7V. Daarom:

3 × 3.7V = 11.1V

De nominale waarde van 3,7 V wordt gewoonlijk gebruikt voor lithium-ioncellen op basis van LCO- en NMC-chemie.[1]

Volledig opgeladen spanning: 12,6 V

Een standaard LiPo-cel bereikt 4,2 V wanneer deze volledig is opgeladen. Daarom:

3 × 4.2V = 12.6V

De standaard bovenste laadspanning bedraagt ​​ongeveer 4,20 V ± 0,05 V per cel.[2]

LiHV vol-Laadspanning: 13,05 V

Een lithium-polymeerbatterij met hoog-voltage, ook wel LiHV-batterij genoemd, kan worden opgeladen tot 4,35 V per cel.

3 × 4.35V = 13.05V

LiHV-cellen gebruiken hoog-elektrolyt- en materiaalsystemen die zijn ontworpen voor een oplaadlimiet van 4,35 V.[3]

Minimale veilige spanning: 9,0 V tot 10,5 V

De elektrochemische ondergrens is ongeveer 3,0 V per cel, of 9,0 V voor een 3S-pakket.

Bij feitelijk gebruik is het beter om te stoppen met werken of te landen wanneer de spanning ongeveer 3,5 V per cel bereikt, of 10,5 V voor een 3S-pakket. Dit helpt de levensduur van de batterij te verlengen.

Wanneer u een 3S LiPo soft-pack of hard-batterij met harde behuizing koopt of aanpast, moet u zich op drie hoofdspecificaties concentreren.

1. Batterijcapaciteit: mAh en Ah

De batterijcapaciteit wordt gemeten in milliampère-uur of mAh.

Een 11,1 V 1500 mAh 3S LiPo-batterij kan bijvoorbeeld theoretisch een uur lang 1,5 A leveren.

1500 mAh=1.5Ah

De werkelijke looptijd is afhankelijk van de belasting, de ontladingssnelheid, de toestand van de batterij, de temperatuur en de spanningsonderbreking.

2. Ontlading C--beoordeling

De C--classificatie geeft aan hoeveel stroom een ​​batterij kan leveren in verhouding tot zijn capaciteit.

Maximale continue ontlaadstroom:

Imax (A)=Capaciteit (Ah) × C-Nominaal vermogen

Deze berekening is gebaseerd op de fysieke relatie Q=I × t en de standaard batterij C--tariefconventie.[4]

Voor een 3S 2200mAh 50C LiPo-batterij:

2200 mAh ÷ 1000=2.2Ah

2,2 Ah × 50 °C=110A

De berekende maximale continue uitgangsstroom is 110A.

In RC-raceauto's en FPV-drones kan een hogere C--rating, zoals 75C, 100C of 120C, de spanningsdaling tijdens snelle acceleratie verminderen. Het helpt ook voorkomen dat het systeem onder zware belasting een laag-spanningsbeveiliging activeert.

3. Batterijconnectoren

De hoofdstroomconnector voert stroom naar de ESC of andere apparatuur.

Veel voorkomende connectortypen zijn onder meer:

• XT60
• Decanen
• EC3
• XT30
• JST

De meeste 3S LiPo-batterijen gebruiken een vier--pins JST-XH-balansconnector. Hiermee kan de oplader alle drie de cellen controleren en balanceren tijdens het opladen.

1. 3S versus. 2S: moet u upgraden naar 3S?

Een 2S LiPo-accu heeft een nominale spanning van 7,4V. Een 3S LiPo-batterij heeft een nominale spanning van 11,1V.

Door van 2S naar 3S te gaan, wordt de nominale spanning met 50% verhoogd.

Voor dezelfde motor kan het geschatte motortoerental als volgt worden berekend:

RPM=Motor KV × spanning

De hogere spanning kan het motortoerental en het uitgangsvermogen aanzienlijk verhogen.

Controleer voordat u overstapt van 2S naar 3S of de ESC en de motor de volledig opgeladen spanning van 12,6 V aankunnen.

Het gebruik van een 3S-batterij met een 2S-alleen ESC kan de ESC MOSFET's en andere elektronische componenten beschadigen.

2. 3S versus. 4S versus. 6S

1. Een 3S LiPo-batterij veilig opladen en balanceren

Gebruik altijd een speciale LiPo-balanslader.

Laad een LiPo-accu nooit op in de NiMH-modus.

Door balansladen kan de lader elke cel monitoren en de celspanningen nauw op elkaar afstemmen.

Voor een standaard 3S LiPo-batterij selecteert u:

• Batterijtype: LiPo
• Aantal cellen: 3S
• Maximale spanning: 12,6 V
• Oplaadmodus: Balanslading

Voor een 3S LiHV-accu selecteert u:

• Batterijtype: LiHV
• Aantal cellen: 3S
• Maximale spanning: 13,05 V

Gebruik de LiHV-modus niet voor een standaard 4,2V LiPo-batterij.

2. Standaard 1C laadstroom

Tenzij de fabrikant anders specificeert, is 1C de standaard aanbevolen oplaadsnelheid.

1C laadstroom (A)=Batterijcapaciteit (mAh) ÷ 1000

Voorbeelden:

1500 mAh ÷ 1000=1.5A

2200 mAh ÷ 1000=2.2A

Een batterij van 1500 mAh moet worden opgeladen met 1,5 A. Een batterij van 2200 mAh moet worden opgeladen met 2,2 A.

3. Hoe lang duurt het om een ​​3S LiPo op te laden?

Bij een oplaadsnelheid van 1C duurt het opladen van een diepontladen batterij doorgaans ongeveer 45 tot 60 minuten.

De exacte oplaadtijd is afhankelijk van de fases van constante-stroom, constante-spanning en cel-.

4. Veilig opladen

Plaats de batterij in een LiPo-veilige oplaadtas of een geschikte brand-bestendige metalen container.

Laat een opladende accu nooit onbeheerd achter.

Stop onmiddellijk met opladen als de batterij:

• Zwelt
• Lekken
• Rookt
• Produceert een ongewone geur
• Wordt extreem heet

Laat een LiPo-batterij bij opslag langer dan 48 uur niet volledig opgeladen of diep ontladen.

Bewaar een 3S-batterij niet bij:

• 12,6 V voor lange perioden
• Langer dan 10,5 V

Gebruik de opslagmodus van de oplader en pas de batterij aan:

3,80V tot 3,85V per cel

Voor een 3S-batterij:

3 × 3.80V = 11.40V

3 × 3.85V = 11.55V

Aanbevolen 3S-opslagspanning:

11,40 V tot 11,55 V

Dit is een laadstatus van ongeveer 40% tot 50%. Op dit niveau zijn de grensvlakken tussen elektrode en elektrolyt stabieler en worden ongewenste nevenreacties verminderd.[5]

Het volledig opladen van een batterij kan de afbraak van elektrolyten, capaciteitsverlies, interne weerstandsgroei en zwelling versnellen.

1. Gezwollen of beschadigde batterijen

Stop met het gebruik van de batterij als deze een van de volgende symptomen vertoont:

• Zichtbare zwelling
• Lekkage van elektrolyt
• Een ongebruikelijke chemische geur
• Fysieke lekke band of verplettering
• Overmatige hitte
• Ernstige celonbalans
• Een grote toename van de interne weerstand

Een gezwollen batterij mag niet worden opgeladen, doorboord, samengedrukt of hergebruikt.

2. Interne weerstand

Interne weerstand, of IR, beïnvloedt spanningsdaling en warmteontwikkeling.

Een batterij met een stijgende interne weerstand kan het volgende vertonen:

• Grotere spanningsdaling
• Meer warmte onder belasting
• Lagere piek-stroomuitvoer
• Verminderde bruikbare capaciteit

De interne weerstand varieert afhankelijk van de celcapaciteit, temperatuur, laadtoestand, chemie en meetmethode.

Vergelijk daarom de accu met eerdere metingen of met een identieke nieuwe accu die onder dezelfde omstandigheden is getest.

3. Elektrochemische schade veroorzaakt door over- ontlading

Wanneer een celspanning onder ongeveer 2,5 V tot 3,0 V daalt, kan de koperen stroomcollector aan de negatieve elektrode beginnen op te lossen.

Tijdens het opladen kan het opgeloste koper zich opnieuw afzetten en koperdendrieten vormen. Deze dendrieten kunnen de afscheider beschadigen of binnendringen, waardoor een interne kortsluiting ontstaat en het risico op thermische overstroming toeneemt.[6]

Het schadeproces kan als volgt worden samengevat:

De celspanning daalt tot onder 2,5 V–3,0 V

Probeer een ernstig over{0}}lege LiPo-batterij niet te herstellen door deze op te laden in de NiMH-modus.

Plaats een LiPo-accu niet bij het huisvuil.

De batterij niet doorboren, pletten, verbranden of openen.

De zoutwatermethode wordt niet aanbevolen. Zout water kan de accupolen corroderen en breken voordat de resterende energie volledig is ontladen.

Gebruik een geschikte resistieve ontlader of een klein lampje om een ​​onbeschadigde batterij langzaam te ontladen, waarbij u de juiste veiligheidsprocedures volgt.

Na ontslag:

1. Isoleer de connectoren met niet-geleidende tape.
2. Plaats de batterij in een geschikte brand{0}}bestendige container.
3. Breng het naar een plaatselijk batterijrecyclingcentrum, een elektronica-recyclingcentrum of een installatie voor gevaarlijk-afval.

Een gezwollen, lekkende, doorboorde of anderszins beschadigde batterij moet worden behandeld volgens de instructies van het plaatselijke recyclingbedrijf.

[1]IEC 61960; Batterij Universiteit, BU-303. Nominale spanning van gewone LCO- en NMC-lithiumioncellen: 3,7 V.

[2]IEC 62133; IEEE 1625. Standaard LiPo bovenste laadspanning: ongeveer 4,20 V ± 0,05 V per cel.

[3]NASA SP-2015-3705; Specificaties van de LiHV-industrie. LiHV bovenste laadspanning: ongeveer 4,35 V per cel.

[4]Fysieke relatie Q=I × t en de standaard C--snelheidsconventie voor batterijen.

[5]Tijdschrift voor stroombronnen; Batterij Universiteit, BU-702. Aanbevolen opslagniveau: ongeveer 40%–50% laadstatus, of 3,80V–3,85V per cel.

[6]Batterij Universiteit, BU-808a. Ernstige overmatige ontlading kan tijdens het opladen leiden tot het oplossen van de koperstroomcollector en koperafzetting.