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鋰聚電池充電器的運作原理

我不是什麼充電器專家,也沒有上過相關的課程,本文只是就我在網路上爬文和對電路的基本常識總合下來的呈現,如果內容有任何謬誤,煩請不吝告知。




鋰聚電池充電的基本原理
鋰聚充電器的工作目標是要將鋰聚電池充電至特定的電壓值,這個值是根據鋰聚電池的cell數的不同而有所差異,充電器最終會將每cell充至4.2V。充電器會調整電壓使得電流流進鋰聚電池中。一開始充電器會將充電電壓升高,直到電流值和設定的充電電流相符為止,這個階段通常稱為定電流期(Constant Current),簡單表示為CC phase。電流值會因充電器和鋰聚電池之間的壓差而有所不同,差異愈大,充電電流愈大。充電過程中鋰聚電池的休止電壓會漸漸升高,一旦充電電壓達到鋰聚電池的最高電壓時,充電器就會把充電電壓維持在那兒,這個階段稱為定電壓期(Constant Voltage)或CV phase。此時充電器會將充電電壓維持在鋰聚電池的最高電壓(4.2V/cell),而電流則繼續流向電池,因為電池的休止電壓和充電器的充電電壓仍然有差異。隨著鋰聚電池的休止電壓愈來愈高,差異會愈來愈小一直到兩者非常接近,在這個階段充電電流會一直降低,一旦充電電流和電壓達到預定值時整個充電流程就結束了。所以一個完整的充電過程包含CC和CV兩個階段,一開始是CC階段,充電率愈高CC會愈短。當電池電壓和充電電壓愈來愈接近最高電壓時轉而進入CV階段,這也是為了不過充電池避免危險的必要流程。

快速充電
很多人會忽略一個很重要的概念,即便是1C充電流程也都必須歷經CC phase與CV phase兩個階段。較高的充電率雖然可以縮短CC phase但是卻會延長CV phase,意思是充電率和節省下來的時間長短並不呈線性關係,並不會2C充電就只需要1C充電一半的時間,因為CV phase花費的時間至少會和1C充電的CV phase一樣長,換句話說,當充電率增加的時候,省下的時間會減少。

鋰聚電池平衡的基本原理
現在幾乎所有新型的鋰聚電池充電器都內建平衡充,舊型的就比較少有內建平衡充,所以就必須使用外部平衡充,但是你知道鋰聚電池的平衡到底是什麼用意嗎?簡單來說就是要讓構成鋰聚電池的所有cell電壓都相等。這是怎麼辦到的呢?其實相當簡單,充電器藉由分壓頭連接到電池的每一cell,聯接之後可以做兩件事,一是監控每一cell的電壓,如果有需要的時候就將電壓較高的cell放電,藉此使所有cell的電壓都相同,就這麼簡單!


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【DIY】自製燈泡放電器

在鋰聚電池價格普遍下降的情況之下,愈來愈少人會拿著鉛酸電池和充電器到飛場充電了。一次充個5-6顆電池再到飛場慢慢放完電,是很多人玩飛機的方式,但是有時就是沒辦法盡如人意,本來艷陽高照的好天氣結果去到飛場就開始下雨到晚上也是常有的事,又或者才飛第一趟就手指頭NO控把飛機插到地球裡去的也不是不會發生的事,這時充飽電的電池就要想辦法放電了。雖然高階充電器可以勝任這個工作,但是總有縮短充電器壽命的疑慮,這時候就是自製燈泡放電器登場的時候了。





燈泡的選擇
為了達到較高功率放電的目的我選擇使用鹵素燈泡,俗稱豆燈或豆泡。還有另一種有反光罩的俗稱杯燈也都可以使用,不過購買時要看清楚規格,因為是電池要放電用的所以要挑選吃直流電的燈泡。我挑選的規格是沒有燈杯的12V 20W和12V 50W兩種規格,這是因為我使用的鋰聚電池多是3S(11.1V)和6S(22.2),剛好可以並聯或串聯來符合電池電壓進行放電,同時利用電池的來驅動散熱風扇。

-- 放電的基本原則-- 80%法則


 

從前電動模型都是單純的飛或驅動,直到沒電為止。如果是使用NiCd或NiMH電池當然沒有關係,但是如果是使用鋰聚電池的話就會縮短它的壽命。因此使用鋰聚電池時要遵守80%法則以延長電池的壽命。此法則並不是非得嚴格遵守的"規定"而比較傾向是一種"建議",80%法則的意思是僅使用鋰聚電池額定容量的80%來飛行(或是驅動)。

80%法則(The 80% rule)

這個法則可以同時保護你的鋰聚電池和飛行器。當鋰聚電池在大電流放電的負載情況下電壓會維持在相當平穩的狀態,但是一旦電量剩下10%左右時將會陡然下降。如果電壓降得太低時動力輸出就會受影響,例如馬達的轉速就會直接受到電壓的影響。

要能遵循80%法則就要持續追蹤飛行時使用的電量並維持在額定容量的80%以下,80%的計算方式如下: