Параллельная зарядка позволяет восполнить запас энергии сразу нескольких батарей LiPo при помощи одного-единственного зарядного устройства. Это один из самых эффективных и быстрых способов обслуживания батарей, которым может воспользоваться каждый.
Зачем нужна параллельная зарядка LiPo
Параллельный процесс зарядки нескольких батарей почти всегда происходит быстрее, чем их восстановление по отдельности. Кроме того, он создаёт дополнительное удобство и облегчает работу, потому что снижается число подключений и отключений батарей при каждом обслуживания.
Помимо экономии времени и удобства, в параллельном заряде есть некоторые преимущества для литий-полимерных батарей и самого зарядного устройства. Дело в том, что каждая батарея имеет внутреннее сопротивление, а зарядное устройство должно произвести определённую работу, чтобы «накачать» в неё электричество. Если подключать аккумуляторы параллельно, их общее внутреннее сопротивление, согласно закону Ома, уменьшится и процесс пойдёт намного легче. Еще одно простое объяснение заключается в том, что при низком внутреннем сопротивлении батарей, использование зарядного устройства эффективнее, чем при высоком.
Лучший способ параллельной зарядки аккумуляторов — это использование специальных плат типа Para Boards. Они позволяют подключать несколько LiPo батарей, а некоторые из лучших образцов даже оборудованы предохранителями, которые автоматически разрывают соединение и прекращают зарядку, если возникли проблемы. Это важная функция безопасности, сводящая к минимуму риск повреждения аккумуляторов и возникновения пожара.
Что нужно знать о параллельной зарядке
Важно понимать, что технология параллельной зарядки — это потрясающий и очень быстрый способ зарядки литий-полимерных аккумуляторов, но он более подвержен риску и ошибкам, чем стандартный процесс индивидуального обслуживания батарей. Прежде чем приступать к параллельному заряду, пожалуйста, тщательно изучите материал этой статьи и постарайтесь предпринять максимум усилий для обеспечения безопасности.
Вот основное, что нужно понять и запомнить:
1. Безопасность и меры предосторожности
Независимо от используемой технологии обслуживания литий-полимерных аккумуляторов, всегда держите поблизости от вашей зарядной станции хороший огнетушитель. Используйте металлический ящик или специальную коробку для хранения батарей.
2. Количество ячеек батарей LiPo
При параллельном процессе все аккумуляторы должны быть рассчитаны на одно и то же напряжение — иметь одинаковое число ячеек. Например, батарею 2S следует заряжать совместно только с батареями 2S, источники тока напряжением 3S с другими 3S и так далее. Смешивать в одном пакете аккумуляторы с различным числом ячеек категорически запрещено.
3. Ёмкость, мощность и рейтинг C
Для обеспечения безопасности желательно, чтобы батареи, подключённые параллельно, имели одинаковую ёмкость. Очень точное соответствие не требуется — этот параметр может различающиеся в разумных пределах. Например, пакет напряжением 4S и ёмкостью 1500 мАч безопасно соединяется в параллель с другой батареей 4S, ёмкость которой составляет 1400 или 1600 мАч. Они могут даже немного отличаться своими C-рейтингами, но это нежелательно. В любом случае рекомендуется при параллельном заряде использовать только батареи одного и того же бренда, с примерно одинаковой ёмкостью и максимальным допустимым током разряда C, чтобы минимизировать возможный риск.
4. Уровень остаточного напряжения
Батареи для параллельного заряда должны иметь одинаковый уровень остаточного напряжения. Не требуется, чтобы они были разряжены совершенно в равной степени и допустимы незначительные отклонения. Считается, что разница в пределах 0.1 вольта является вполне приемлемой.
Небольшая разность напряжений будет скомпенсирована при параллельном подключении. Но если разброс слишком велик, это приведёт к очень большому току между пакетами. В результате возможно возгорание параллельной платы, проводов батареи или даже самого аккумулятора.
Если так случилось, что один из ваших аккумуляторов после разряда имеет совершенно другое напряжение, его нужно изолировать от остальных и попытаться зарядить в одиночку.
5. Ток заряда
Для индивидуальной зарядки пакетов литий-полимерных аккумуляторов обычно используют ток 1С. На практике это означает, что его сила в амперах численно равна ёмкости, выраженной ампер-часах. Например, если есть пакет ёмкостью 1800 мАч, то для его зарядки потребуется сила тока 1.8 А, для пакета 800 мАч нужно использовать ток 0.8 А и так далее. Конечно, можно выбрать более интенсивный заряд, если это позволяют конкретные аккумуляторы, но универсальной и самой безопасной рекомендацией всегда остаётся значение 1С.
Тот же принцип выбора силы тока применяется, когда нужно зарядить несколько батарей LiPo, соединённых параллельно. Единственное различие заключается в том, что ёмкость теперь является суммой всех подключённых элементов питания. Например, если есть три батареи 3S по 2000 мАч, их общая ёмкость составит 6000 мАч. Для параллельной зарядки всего этого пакета в режиме 1С оптимальная сила тока будет равна 6 амперам.
Безопасность при параллельной зарядке LiPo
После того как мы выяснили, что требуется для параллельной зарядки, давайте поговорим о том, как это делать правильно и безопасно.
Приобретение хорошей параллельной платы
В первую очередь понадобится плата для параллельной зарядки или «пара-плата». Обычно эти зарядные аксессуары имеют количество слотов, достаточное для подключения 4–6 аккумуляторных батарей. Каждая из них имеет один зарядный провод (главный разъем) и один балансный штекер. Оба эти штекера необходимо вставить в соответствующие разъёмы платы для параллельной зарядки.
Самые дешёвые, базовые модели параллельных плат — это всего лишь обычные печатные платы с припаянными к ним разъёмами и проводами. Однако лучше приобрести более дорогой вариант со встроенными предохранителями, как показано на рисунке. Цена такой платы будет немного выше, но безопасность этого стоит.
Безопасное подключение к плате и размещение
Обычный способ подключения — присоединить две или три батареи к каждой стороне параллельной платы и поместить каждую из них в отдельный пакет LiPo Safe. Это помогает снизить риск возгорания. Даже если один из литий-полимерных аккумуляторов воспламенится, зарядное устройство, остальные пакеты и помещение не пострадают. Конечно, случаи пожаров довольно редкие, но лучше предусмотреть все меры безопасности, чем потом жалеть о случившемся.
Необходимо убедиться, что зарядные разъёмы батарей соответствуют тем, которые находятся на плате (на рисунке — это вилка XT60). Если ваши аккумуляторы имеют штекеры разных типов, например, JST и T-разъёмы, вместо того, чтобы покупать отдельные параллельные платы, можно приобрести специальные адаптеры.
Контроль напряжения
Другим обязательным инструментом для параллельной зарядки является цифровой вольтметр или тестер напряжения, который позволяет одновременно проверить уровень заряда каждой ячейки в литий-полимерной батарее. Вот несколько недорогих и проверенных моделей:
- G.T.POWER Модель 3 в 1 Анализатор напряжения батарей
- Тестер LSD, 2-7S LiPo, GT.POWER
- Многофункциональное устройство от SKYRC
Как рассчитать максимальный зарядный ток
Современные зарядные устройства с микропроцессорным управлением рассчитаны на то, чтобы автоматически регулировать зарядный ток, в зависимости от максимальной допустимой мощности зарядки и напряжения аккумулятора. Однако, если ваше зарядное устройство не имеет этой функции, безопасный ток можно вычислить самостоятельно.
Предположим, что мы хотим зарядить параллельно три литий-полимерных аккумулятора емкостью 1300 мАч, напряжением 3S и планируем использовать для этой цели устройство Turnigy Accucel 6, рассчитанное на выходную мощность 50 Вт. Заряд будет происходить в режиме 1С, то есть необходимый ток составит 3.9 А.
Ток заряда можно рассчитать, разделив мощность на напряжение, по формуле I = P/V. Но, как известно, напряжение заряда непрерывно меняется, так что и сила тока не будет постоянной. Напряжение каждой отдельной ячейки LiPo во время цикла заряда может достигать 4.2 вольт, что составляет 12.6 вольт для всего нашего пакета 3S.
Максимальная потребляемая мощность в процессе заряда, в соответствии с приведённой выше формулой, будет равна 12.6 В * 3,9 А = 49,14 Вт. К счастью, наше зарядное устройство рассчитано на 50 Вт, поэтому оно вполне соответствует требованиям из примера и все должно пройти успешно.
Но что произойдёт, если батарей 3S ёмкостью 1300 мАч станет не три, а четыре? Можно ли будет зарядить их параллельно при силе тока, равной 1С? Считаем по формуле:
3 A * 4 = 5.2 A
2 A * 12.6 В = 65.52 Вт
Как видно из расчёта, заряжать одновременно четыре батареи при 1С в этом случае нельзя, так как будет превышено ограничение мощности зарядного устройства.
Скорее всего, электронное устройство, рассчитанное на 50 Вт, может перегреться, отключиться, выйти из строя или даже загореться, если попробовать поставить его на заряд с током 5.2 A. Чтобы не вызвать пожара и не сжечь дом, придётся выбрать более низкую скорость зарядки. Допустимая сила тока будет 50 Вт / 12,6 В = 3.968 А.
В действительности, большинство современных зарядных устройств, включая Accucel-6 из нашего примера, обладает способностью автоматически рассчитывать режим работы и самостоятельно устанавливать верхний предел ограничения зарядного тока. Даже если вы попытаетесь задать более высокое значение, оно никогда не будет превышать этот уровень.
Поэтому рекомендуется приобретать приборы для обслуживания LiPo, которые уже имеют такие встроенные возможности. Это намного безопаснее и проще. В качестве примера можно привести популярную модель iSDT SC620, которая имеет массу хороших отзывов и гарантирует безопасность параллельной зарядки с мощностью до 500 Вт.
Советы по подключению LiPo к плате параллельной зарядки
Платы для параллельной зарядки обычно продаются с подробной инструкцией. Если её нет или информации недостаточно, запомните несколько основных советов:
- При параллельной зарядке в первую очередь нужно подключать к плате разрядные провода аккумуляторов, а уже затем балансирные разъёмы. Дело в том, что соединяемые вместе батареи всегда имеют немного различное напряжение. Эта разница неизбежно приведёт к большому току до того момента, пока оно не будет выровнено. Балансирные провода намного тоньше зарядных и могут расплавиться более легко, так как они не рассчитаны на большой ток. Иногда он настолько велик, что способен повредить дорожки на плате для параллельной зарядки.
- Всегда используйте балансный режим при параллельном соединении и не забудьте подключить балансные разъёмы каждого из пакетов, чтобы все ячейки балансировались до, во время и после окончания зарядки. Можно заметить, что поступающий в каждый из заряжаемых пакетов ток довольно сильно разнится. Это связано с неодинаковым внутренним сопротивлением ячеек батарей. Одни из них могут заряжаться быстрее, а другие медленнее. Но поскольку балансирные разъёмы соединены вместе, эта разница хорошо уравновешена.
- Убедитесь, что правильно подключили провода для баланса. Несмотря на то что разъёмы имеют специальный выступ на корпусе и не должны допускать соединения в неверной полярности, возможная путаница иногда вызывает искры и даже короткое замыкание.
- Перед началом параллельной зарядки обязательно ознакомьтесь с инструкциями и будьте уверены в полном понимании того, что и как вы делаете.
Как это работает
Когда все литий-полимерные батареи подключены к параллельной зарядной плате, они заряжаются равномерно и полностью сбалансированы. Вы можете задаться вопросом, как это работает?
При параллельном подключении отдельные аккумуляторы становятся одной большой батареей. Как мы уже говорили, в момент, когда их соединяют вместе, происходит скачок тока для выравнивания разностей напряжений. После этого напряжения будут одинаковыми во всех пакетах. Но как происходит балансировка ячеек во время зарядки?
Подобно вышесказанному, при параллельном заряде отдельные ячейки внутри каждой батареи также соединены между собой балансировочными выводами. Например, ячейка 1 в батарее 1 соединена с ячейкой 1 в батарее 2. С точки зрения зарядного устройства, эти элементы будут рассматриваться как одиночная батарея LiPo, имеющая своё собственное напряжение для контроля баланса.
Предупреждение
Совсем не редкость, что литий-полимерные батареи могут воспламеняться во время зарядки. Такое возгорание довольно опасно, особенно когда рядом друг с другом находятся несколько соединённых батарей. Используйте параллельные зарядные платы только на свой страх и риск. Если вы не уверены, что знаете и хорошо понимаете процесс зарядки и соблюдаете все необходимые меры безопасности, просто не пытайтесь это делать.