Sanes LiPo-guide: vilket batteri ska du välja?

[Sane]

Jag blev inspirerad till att skapa en guide när jag svarade på en fråga om LiPo-batterier och tänkte att eftersom det dyker upp en massa frågor om vilket batteri man bör köpa så borde den informationen samlas på ett lättillgängligt ställe.

Förkunskaper
Det här är gymnasiefysik, så om ni har det färskt i minnet kan ni skippa den här delen
Folk pratar lite fritt om hur hög volt och hur många ampere dom ska ha i sina batterier, men dom korrekta termerna är:

• Storhet - SI-enhet (förkortning)
• Spänning - volt (V)
• Ström - ampere (A)
• Effekt - watt (W)
• Batterikapacitet (måttenhet för elektrisk laddning) - amperetimme (Ah)
• Urladdningshastighet - Discharge rate (C)

Vilket LiPo-batteri ska du välja?
När du utvärderar ett LiPo-batteri ska du kolla på på dess urladdningshastighet (C), spänning (V) och batterikapacitet (mAh).

Vi utgår från ett LiPo-batteri med följande egenskaper:

• 7.4 V
• 2000 mAh
• 20-30 C

Med detta batteri får du ut 30 C till en början när du skjuter i full auto, (kanske 15 sekunder), efter det sjunker urladdningshastigheten till 20 C. Detta innebär att vi i princip alltid kollar på den högre siffran, eftersom dom flesta av oss inte har megastora magasin som klarar av 15 sekunders kontinuerligt skjutande.

För att ta reda på vilken ström batteriet klarar av att leverera multiplicerar du urladdningshastigheten med batterikapaciteten, dvs i det här fallet:

30 C * 2 Ah = 60 A

Observera att 2000 mAh = 2 Ah. 60 A är alltså strömstyrkan som batteriet levererar. Om du bara jämför batterier med samma spänning (dvs. du har bestämt dig för att t ex köpa ett 7.4 V-batteri) så kan du sluta här; det är bara att börja räkna och jämföra olika batterier. Grundregeln är: ju mer ström, desto mer power.

Effekten då?
Watt's lag säger:

P = UI

dvs i fallet med vårt 7.4 V-batteri får du ut följande:

P = 7.4 V * 60 A = 444 W

Så effekten (dvs energiomvandling per tidsenhet) som det här batteriet kan leverera är 444 W. Nu har jag inte jämfört olika batterier och kan inte säga vilken effekt som är optimal, men det borde göra det lättare för dig att jämföra olika batterier. Om du har svårt att greppa det här med effekt, jämför med högtalare; ju högre effekt, desto högre volym.

Tillämpning
Jag tänkte göra en jämförelse för att visa hur man kan tillämpa detta. Säg att du funderar på dessa två batterier:
1500 mAh, 7.4 V & 20-40 C
1400 mAh, 11.1 V & 15-25 C

Vi börjar med 7.4 V-batteriet:

1.5 Ah * 40 C = 60 A
7.4 V * 60 A = 444 W

Och sen 11.1 V-batteriet:

1.4 Ah * 25 C = 35 A
11.1 V * 35 = 388 W

Så det visar sig att du får ut mer kräm ur 7.4 V-batteriet! Så om du inte vill bränna dina kretsar (förutsatt att du inte har ett Mosfet) kanske 7.4 V-batteriet är ett bättre köp i det här fallet Det jag vill visa är att 11.1 V inte nödvändigtvis alltid är bättre

Men... Folk säger ju att man ska köpa 11.1 V om man har mycket trim?
Det stämmer; även fast du kan få ut samma eller mer effekt med 7.4 V som med 11.1 V måste batteriet jobba mer med en låg spänning (vilket leder till att batteriet blir väldigt varmt). Enligt min erfarenhet räcker det med 7.4 V för ett M120-trimmat vapen, men med högre trim skulle jag köpa 11.1 V.

Mer information
Min vän Avalyst skapade en tråd om LiPo-batterier som inte riktigt tog fart, men informationen där är väldigt bra och jag tänkte att jag citerar honom:

Eftersom jag själv nyss gjort massa research på LiPO tänkte jag dela med mig av några sjukt bra videor på YouTube som går igenom en massa om LiPO, om laddare osv. Det faktum att killen som presenterar har en väldigt bred australiensisk dialekt är såklart bara ett plus.

All about LiPos
Titeln är rätt självförklarande, massa fakta om olika sorters LiPo. Allt är dock inte tillämpligt för airsoft.
Mycket bra förklaring av vad de olika siffrorna på batterierna betyder, framförallt hur C-värdet funkar vilket kan vara lite förvirrande.
http://www.youtube.com/watch?v=ZJHlJYDJohc

How to charge a LiPo using a 4-button charger
Hur man använder sin LiPo-laddare (Typ IMAX B6 som många verkar använda). Innehåller en hel del bra fakta om laddare och batterier som kan verka självklart när man kan det men bra att veta om man inte är erfaren med elektronik osv.
http://www.youtube.com/watch?v=kvr-25yGeVk

What's Inside LiPo Chargers
Hur LiPo-laddare funkar, lite fakta om olika laddare samt för- och nackdelar.
http://www.youtube.com/watch?v=nUN2wvVS5IM

Länk till tråden

Nu uppmanar jag er att komma med synpunkter! Har jag fel? Hur hög effekt ska man ha på ett M120-vapen? M100? Jag vill ha en diskussion som kan vara till hjälp för folk som fortfarande inte har gått över till LiPo-batterier!

[Skepparn]

Tillämpning
Jag tänkte göra en jämförelse för att visa hur man kan tillämpa detta. Säg att du funderar på dessa två batterier:
1500 mAh, 7.4 V & 20-40 C
1400 mAh, 11.1 V & 15-25 C

Vi börjar med 7.4 V-batteriet:

1.5 Ah * 40 C = 60 A
7.4 V * 60 A = 444 W

Och sen 11.1 V-batteriet:

1.4 Ah * 25 C = 35 A
11.1 V * 35 = 388 W

Så det visar sig att du får ut mer kräm ur 7.4 V-batteriet! Så om du inte vill bränna dina kretsar (förutsatt att du inte har ett Mosfet) kanske 7.4 V-batteriet är ett bättre köp i det här fallet Det jag vill visa är att 11.1 V inte nödvändigtvis alltid är bättre

Fel

Strömmen du får ut är U/R , inte kapacitet * C. Anledningen till att vissa batterier levererar olika ström trots samma nominella spänning är att Ri är olika. C-värdet är en säkerhetsgräns, och har inget med resistansen att göra överhuvudtaget.

Om du testar ditt exempel så ser du ganska snabbt att det inte stämmer överhuvudtaget.

Med detta batteri får du ut 30 C till en början när du skjuter i full auto, (kanske 15 sekunder), efter det sjunker urladdningshastigheten till 20 C

Nej, batterier tål att leverera mycket mer ström i korta stötar utan att gå sönder, än vad de tål att leverera konstant.

C-värdet dyker upp nästan uteslutande hos litiumbatterier, och det därför att litiumbatterier har tillräckligt låg inre resistans för att kunna skada sig själva med för högt strömuttag i större utsträckning än nickelbatterier, som i många fall till och med tål kortslutning på grund av sin höga inre resistans.

Detta står klart och tydligt på wikipedialänken om C-värdet, och jag har försökt att förmedla det på ASS i typ tre år nu.

[Fearless]

Här kommer en lite mer "Dummies" inriktad lipoguide för oss som inte är kärnfysiker och knappt kan använda miniräknare!

En av fördelarna med LiPo jämfört med t ex NiMh är ju att LiPo levererar i stort sett full styrka ner tills att de börjar närma sig slutet på sin kapacitet och då sjunker ström och spänning fort. En annan fördel är att de kan leverera väldigt höga strömstyrkor jämfört med många andra batterityper. Hur mycket ett batteri kan levrerar anges i ett C-värde och är egentligen bara ett värde som refererar till batteriets kapacitet (ampere). Så 1C på ett 500mAh batteri är just 500mAh.

Sen finns det tre stycken C-värden man ska beakta på LiPo. Dels har det ett värde på hur många C man får ladda dem med för att de ska anses säkra. Har länge varit 1C men LiPotekniken har utvecklats under de sista åren så nu finns ackar som man kan ladda med 4C och högre. Dock så tar acken åt sig mer laddning ju svagare ström man laddar med så 1C är ett bra värde att ladda på.
Det andra C-värdet är Peak värdet och det som tillverkarna oftast anger på sina ackar då höga värden säljer. Det är alltså vad ackarna förväntas kunna släppa ifrån sig under kortare stunder. Oftast kan ackarna tvingas släppa mer ström men då finns risken att man förstör dem. På billigare ackar av mindre kända fabrikat så är detta värde oftast väldigt överdrivet och hur man än försöker så kommer man inte ens i närheten av det angivna peakvärdet.
Det sista är det nominella värdet vad man kan dra ur acken utan att den skadas eller går för varm. Oftast anges inte detta värde men brukar vara runt hälften av peakvärdet. Detta beror mycket på kvalitén på acken och man kan ibland märka på hur varma ackarna går om de är bra eller dåliga. Eller så mäter man resistensen på dem och kan då oftast utläsa om det är "the good stuff" eller om man fått "the cheap shit".

Sen det allra viktigaste som man alltid måste tänka på och det är att LiPo är väldigt känsliga för spänningen. För mycket eller för lite spänning degraderar LiPo-cellerna väldigt fort och har man otur så förstör man cellen första gången om man inte gör rätt. Man ska aldrig ladda mer än 4,2V i en cell och cellen får aldrig gå under 3V. I båda fallen förstörs cellen mer eller mindre.
Vid förvaring så är det viktigt att man storageladdar LiPo. Att förvara dem fullladdade förstör dem och samma sak om man spelat och ligger farligt nära 3V så kan cellen droppa under 3V på bara ett par dagar.

Så vill ni ha ett LiPo som är säkert, fungerar som det ska med full effekt och som tar de 3-400 laddningar som tillverkarna anger så ska ni aldrig låta någon cell komma under 3.3V. Laddar acken fullt precis innan ni ska använda den (kvällen före går bra) och när spelet är slut så direkt när ni kommer hem stoppa acken i laddaren och storageladda den även om ni ska spela igen om några dagar.

[Sane]

Skepparn: enligt internet verkar det vara en accepterad teori att man multiplicerar urladdningshastigheten med batterikapaciteten för att få ut strömmen, men något jag inte tänkte på när jag theorycraftade det här var att det bara är en teoretisk maximal ström som batteriet utlovas leverera. Det jag undrar är om man ens på ett teoretsikt plan kan utföra dessa beräkningar? På samma sätt som vi ofta ignorerar luftmotstånd i våra beräkningar i skolan. Syftet med tråden var inte att beräkna exakta värden, utan att på något sätt kunna jämföra batterier med varandra.

[Skepparn]

Vad batteriet tål, är något heeeelt annat än vad det kommer att leverera i verkligheten. C-värdet talar inte på något vis om vilken ström som kommer att uppstå i en sluten krets med det inblandade batteriet, endast batterispänningen och den totala resistansen talar om det. C-värdet har inte med saken att göra alls. Vi pratar om något som mäts i storheten ström, ja, men det är som att när man prata om hur långt du kommer på en tank i en V70, och blanda ihop räckvidd med bilens längd för att båda mäts i längd.

Man kan på ett teoretiskt plan beräkna, och i verkligheten uppmäta, hur mycket ström ett batteri kommer att leverera. Det gör du med ohms lag.

Verklig ström = Batterispänning / Total resistans
Total resistans = Batteriets inre resistans + Lasten
Batteriets inre resistans beror på lasten, och varierar från batch till batch, och skrivs mycket sällan ut av tillverkaren. Går att beräkna under last
Lasten går bara att beräkna under drift, för många variabler i gearboxens belastning av motorn för att göra teoretiskt

maximal ström som batteriet utlovas leverera

Det är här det blir fel, varje gång. Man måste skriva såhär:

maximal ström som batteriet utlovas leverera utan att ta skada

För batterier kan alltid leverera MER än strömmen du räknar ut med C-värdet. Då blir batteriet varmt, och tar skada. Enkla verkliga exempel bevisar det:
11,1V 1200mAh 20C.
20C * 1,2 = 24A
Hur mycket ström levererar batteriet om du kopplar plus till minus? Massor! Minst 50A. Därmed kan det leverera mer än 24A.


Fearless:

Det sista är det nominella värdet vad man kan dra ur acken utan att den skadas eller går för varm. Oftast anges inte detta värde men brukar vara runt hälften av peakvärdet.

Snarare är det väl det "nominella" värdet, "continuous C discharge" som vanligtvis står utskrivet. Om det bara finns ett C-värde, så är det det. Ibland dyker det upp två, och då är det peakvärdet som är betydligt högre, och till sist "charge C" som är lägst.

Sidnotis: det finns nano-tech-lipon med 15C Charge, och kan med andra ord laddas fortare än du kan tömma vissa dåliga lipo av samma storlek.

[Lolzer]

Keep up the good work Blirså glad när folk tar tag och göra ordentliga saker istället för att bli sura när samma fråga kommer upp Kan vi inte göra en guide på sökfunktionen också

[stelbent]

Jag slutade spela strax efter LiPobatterierna kom, så jag har aldrig riktigt hakat på svängen.
Så det här är ju grekiska så det visslar om det. Iallafall för mig.

Men skitbra att det görs "guider" av det här slaget.

Tror jag tar med min bössa till Skepparn för utprovning och uppläxning istället

[Lazt]

Men är det inte bättre att räkna på vad batteriet kan leverera UTAN att ta skada? Det är väl det viktiga?

[Skepparn]

Det beror väl på vad man vill ha reda på. Oavsett så måste man även ha lastens siffror för att kunna räkna ut något riktigt noga.

Det du kan använda Cont C till utan att göra en omfattande mätning av batteriets inre resistans under last, och lastens resistans under gång, är att använda dig av riktlinjer för vad batterier måste tåla vid vissa applikationer (typ 15A vid otrimmat, 20A vid lagom trimmat, 25A vid högtrimmat) och kontrollera om batteriet i fråga ska tåla det.

Du kan inte använda det för att jämföra prestanda på samma vis eftersom den verkliga strömmen som uppstår kommer att bero på inre resistans.

Du kan använda Cont C, fysisk storlek och kapacitet i en kombination för att gissa dig till vilka batterier som har låg inre resistans och inte och komma ganska nära verkligheten, men det där räkneexemplet med effektlagen i Sanes första inlägg är långt ifrån verkligheten och kommer inte att fungera.

[Twist]

Klistrad.