Caratteristiche batterie lipo per multiroroti. Prof Daniele Pauletto, Luigi Ganzer

1. Makerlab, introduzione.
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2. Pile
Sono passati 213 anni da
quando Alessandro Volta
ha regalato al mondo la
prima pila, era ben lontana
dalle batterie Li-Po a cui
oggi i modellisti sono
abituati ed i Makers le
utilizzano per i propri
Robot.
Dal 1799 le pile o batterie
si sono evolute …
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3.  Ni /Cd nichel cadmio ( ogni cella ha una tensione 1,2 V, effetto
memoria)
 Ni/MH nichel-metallo idruro (ogni cella ha una tensione 2 V, senza
effetto memoria, velocità di ricarica e alla discreta densità di energia )
 Li-ion ioni di litio (ogni cella ha una tensione 3,6 - 4 V, senza effetto
memoria,maggior corrente erogata )
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4. “Le batterie in polimero litio-ione sono
apparse nel commercio destinato
all’elettronica di consumo soltanto nel 1996.
In precedenza erano una invenzione
sovietica sotto segreto militare, ma in
possesso anche del complesso militare
industriale statunitense. La tecnologia venne
messa a disposizione dell’industria di
consumo soltanto qualche anno dopo la
caduta del Muro di Berlino.” – Wikipedia
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5. Batterie Smartphone
Nelle batterie ai polimeri di litio il solvente
liquido è sostituito da un composto
polimerico solido, che rende gli
accumulatori maggiormente modellabili e
adattabili alle situazioni più disparate.
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6. Batterie Li-Po
Rispetto ad altri tipi di batterie
ricaricabili (accumulatori) tipo
Pb, Li-ion, Ni-Cd, Ni-Mh, ecc..,
le batterie Li-Po presentano
caratteristiche interessanti sul
peso: sono molto leggere;
sul contenitore: possono
essere assemblate senza
necessità di involucri rigidi, ed
hanno dimensioni molto
contenute a parità di corrente
elettrica erogata (mAh),
rispetto alle Li-ion, oltre a tutti
gli altri tipi di accumulatori.
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7. La lettera C indica la capacità di scarica temporanea.
Su diverse Li-Po sono indicate due capacità di
scarica, la prima quella costante (temporanea
…) e la seconda quella di picco ( pochissimi
istanti).
Per questa la 1^ capacità vale 35C, la seconda
55C, con una capacità in corrente di 2200 mAh
e 11.1 V nominali.
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8. Capacità di scarica, erogazione di corrente elettrica.
Quella costante è la capacità di scarica per un
breve tempo, un paio di minuti max, che la
batteria può reggere, garantire, alla tensione
nominale.
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Scarica costante 35C

9. Capacità di scarica, erogazione di corrente elettrica..
Quella di picco, in genere, riguarda un
brevissimo tempo, 5÷10 secondi max.
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Quella di picco 55C

10. 2200x35= 77 A
La capacità di scarica costante per un breve tempo, che la
batteria può reggere, è legata a questo:
un motore elettrico al power-on, assorbe una corrente 8÷14
volte quella a regime, corrente allo spunto, dopo
brevissimo tempo si porta a regime ed assorbe la sua
nominale corrente legata al valore della sua potenza
elettrica dichiarata.
In questo frangente di tempo la batteria viene “stressata”.
2200x35= 77 A, la somma delle correnti allo spunto
deve essere inferiore.
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11. 2200x55=121 A
Quella di picco, in genere, riguarda un
brevissimo tempo, 5÷10 secondi max.
Condizione anomala da evitare. Tecnicamente si
presenta una condizione di corto-circuito tra i
poli, che può avvenire per diverse ragioni,
soprattutto a fine collegamenti elettrici non
corretti.
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12. Curve di scarica batteria da 2800 mAh 10C.
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Scarica 1C blu

13. Riepilogando…
Per comprendere la capacità di scarica
di una batteria moltiplicate il valore di
“ xxC” per la corrente nominale di
erogazione espressa in mAh. Dividete
per 1000 se volete averla espressa in
ampere (A). Se è presente solo questo
dato questa è da ritenersi “corrente
temporanea in erogazione”.
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14. Seguono alcuni esempi.
1000 mAh 45C = 1000x45 = 45000 mAh/1000 = 45A
2200 mAh 40C = 2200x40 = 88000 mAh/1000 = 88A
10000 mAh 15C = 10000x15 = 150000 mAh/1000 = 150A
Se possiedo un multirotore che richiede un massimo di
60 A(spunto), devo assicurarmi di scegliere una batteria
adatta alla sua richiesta.
Non va confusa la capacità in mAh della batteria con la sua
capacità di scarica(temporanea e di picco) espressa dai
valori di “xxC”, vedi curve di scarica.
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15. Valore della tensione elettrica di una cella base Li-Po.
La cella base di una batteria Li-Po, parlando di
elemento minimo che puoi comprare in un
negozio di elettronica o di modellismo è standard,
vale 3,7 V, collegando in serie più elementi puoi
ottenere una “batteria composita” con valore
della tensione elettrica tra il terminale positivo e
quello negativo di:
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16. Collegamenti elettrici di più celle in serie.
1S = 3.7 V = 1 cella x 3.7 volt
2S = 7.4 V = 2 celle x 3.7 volt
3S = 11.1 V = 3 celle x 3.7 volt
4S = 14.8 V = 4 celle x 3.7 volt
5S = 18.5 V = 5 celle x 3.7 volt
6S = 22.2 V = 6 celle x 3.7 volt
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17. Tipologia e qualità del caricabatteria per Li-Po.
Un carica batterie in grado di controllare
singolarmente le celle in carica ,di cui la
batteria Li-Po è composta, è essenziale per
l’affidabilità della qualità dei cicli di carica.
I carica batterie più evoluti ti consentono
di selezionare il tipo e numero di celle di
cui la batteria Li-Po è composta.
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18. 02/19/17 18Cittadella venerdì 10 febbraio 2017

19. 02/19/17 19Cittadella venerdì 10 febbraio 2017

20. Security
o Le Li-Po sono delle batterie potenzialmente
pericolose “trattate male”.
o Le principali situazioni di pericolo :
o Una Li-Po il cui involucro esterno viene forato è a
rischio esplosione. Non forate mai l’involucro di
una Li-Po.
o Una Li-Po gonfia è a rischio esplosione, trattatela
con cautela e non usatela in nessun caso per
volare.
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21. Security
Un processo di carica/scarica errato può arrecare
danni alla Li-Po. Non lasciate mai incustodite le
vostre Li-Po durante la fase di carica/scarica. Per
una maggiore sicurezza potete dotarvi di sacche o
contenitori autoestinguenti ( ignifughi…).
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22. Valore della corrente di carica.
La maggior parte delle batterie
Li-Po non vanno caricate con un
valore di corrente superiore a 1C.
Esempio: una batteria da 2200 mAh
(2.2 Ah), e voglio caricarla ad 1C,
significa che sul mio caricabatterie
devo impostare una corrente di carica
di valore 2.2 A ( 2200 mA).
Qualcuno carica anche a 0.5C(a favore della durata n° cicli)
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23. Il valore della tensione (volt).
Le batterie Li-Po non devono superare un
determinato valore di tensione per cella , e non
devono scendere sotto al valore minimo per cella.
 Tensione max per cella 4.2 V (completamente
carica).
Tensione min per cella 3.2 V (Completamente
scarica).
NON eccedere mai a 4.2 V per cella quando
carichiamo le nostre Li-Po.
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24. Avviso…
Ed è bene non scendere mai sotto a 3.2 V
quando utilizziamo (scarichiamo) le nostre Li-
Po, questo per evitare di danneggiarla o
diminuirne le performance( affidabilità e cicli
completi di carica-scarica).
Il valore della tensione da garantire in storage
(non utilizzo), comunemente consigliato è di
3,80÷3,85 V per cella.
Esistono caricabatterie con funzione di
mantenimento di carica(viene contrastata
l’autoscarica, seppur contenuta).
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25. Temperatura di utilizzo.
In giornate particolarmente fredde è possibile
notare che le proprie Li-Po performeranno in
maniera più “scarsa”; questo sui multicotteri è
spesso tradotto in un tempo di volo ridotto.
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26. La scheda tecnica della batteria(indicazioni dei costruttore).
Le batterie Li-Po che si surriscaldano
eccessivamente durante l’uso possono essere a
rischio(motivo: capacità di erogare corrente Non
adatta al carico elettrico alimentato), da questo
deriva:
Li-Po con una capacità (mAh) e di xxC troppo
bassa, potrebbero “scaldarsi” eccessivamente.
 Con temperature superiori a 40° C, è
sconsigliabile operare/conservare.
 Il consiglio è quello di affidarsi ai dati rilasciati
dal produttore.
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27. Aspetti elettrotecnici applicabili alle batterie.
Misurare il valore della tensione (V) tra i terminali
positivo + e negativo –(a vuoto cioè in assenza di carico).
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Positivo, rosso
4 celle, 14.8 V, nominali, corrente scarica temporanea 160 A, di picco 280 A.
14.80 volt
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28. Misura di corrente erogata ed assorbita in DC (Corrente continua, tensione continua)
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Valore corrente assorbita dalla lampada
Caricoelettrico
Amperometro
Valore
tensione
a
carico
Corrente
Corrente
erogata
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29. Makerlab
02/19/17 29Prof Daniele Pauletto, Luigi Ganzer