Аккумулятор

Источник тока в радиоуправляемых моделях, аксессуарах и в большинстве радиоуправляемых игрушек. Аккумулятор отличается от батареек возможностью многоразового циклического использования. Для заряда необходимо специальное зарядное устройство совместимое с определённым типом и параметрами аккумулятора.

В электрических моделях аккумулятор в первую очередь используют как основной источник энергии для электродвигателей и называют "силовой аккумулятор". Кроме этого, как в моделях с двигателем внутреннего сгорания, так иногда и в моделях с электродвигателем используют "бортовой аккумулятор" для питания сервоприводов и другой бортовой электроники.
Так же в аксессуарах всё чаще используют аккумуляторы для обеспечения автономности: передатчики радиоуправления, мониторы и очки FPV, стартеры ДВС и даже для питания зарядных устройств вдали от розеток.

Аккумулятор представляет собой химический элемент или несколько соединённых между собой элементов (аккумуляторная батарея). Основная характеристика аккумулятора - это его химический состав, от которого зависят важные для потребителя параметры и специфика эксплуатации. В игрушках и хобби наиболее распространены литиевые (Li-Pol, Li-Ion) и никель-металл-гидридные (NiMH), реже никель-кадмиевые (NiCD) и литий-железо-фосфатные (LiFe). Их особенности и краткие характеристики:

• Li-Pol (литий-полимерные);
  На сегодня самые распространённые аккумуляторы в радиоуправляемых моделях, портативном электроинструменте. Так же часто используются в мобильных устройствах, цифровой технике, электромобилях.
  Достоинства: высокая удельная ёмкость, отсутствие эффекта памяти, низкий саморазряд, широкий размерный диапазон с толщиной от 1мм, стабильное напряжение разряда.
  Недостатки: высокая пожароопасность, сложные алгоритмы заряда, снижение ёмкости при температуре ниже 0°C.
  Основные характеристики: номинальное напряжение 3.7V, диапазон напряжений 2.5V - 4.2V (до 4.35V для LiHV); количество циклов 800-900; температурный диапазон -20°C - +40°C.


• Li-Ion (литий-ионные);
  Предшественники литий-полимерных аккумуляторов и имеют несколько меньшую удельную ёмкость. Самый популярный тип аккумуляторов в цифровых мобильных устройствах и электромобилях.
  Достоинства: высокая удельная ёмкость, практически полное отсутствие эффекта памяти, низкий саморазряд, очень высокая кратковременная токоотдача.
  Недостатки: взрыво- и пожароопасность, снижение ёмкости при температуре ниже 0°C, специальные алгоритмы заряда.
  Основные характеристики: номинальное напряжение 3.7V, диапазон напряжений 2.5V - 4.2V (до 4.35V для LiHV); количество циклов 600; температурный диапазон -20°C - +40°C.


• NiMH (никель-металл-гидридные);
  Один из самых распространённых аккумуляторов во всевозможных бытовых приборах, игрушках и в качестве замены батарейкам. Широко распространены благодаря довольно высокой удельной ёмкости в сочетании с невысокой ценой, лёгкостью в обслуживании, экологической безопасностью, пожаробезопасностью.
  Достоинства: достаточно высокая удельная ёмкость, безопасность, малозаметный эффект памяти, широкий температурный диапазон, низкая цена и доступность.
  Недостатки: высокий саморазряд, чувствительность к перезаряду и переразряду, низкая токоотдача.
  Основные характеристики: номинальное напряжение 1.2V; диапазон напряжений 1.0V - 1.4V; количество циклов 200-600; температурный диапазон -40°C - +60°C.


• NiCD (никель-кадмиевые);
  Предшественники NiMH аккумуляторов. Отличаются более низкой удельной ёмкостью и присутствием ярко выраженного эффекта памяти. Из положительных отличий можно выделить меньший саморазряд и несколько большее количество циклов.
  Достоинства: низкая цена, широкий температурный диапазон, пожаробезопасность.
  Недостатки: низкая удельная ёмкость, ярко выраженный эффект памяти, саморазряд, низкая токоотдача.
  Основные характеристики: номинальное напряжение 1.2V; диапазон напряжений 1.0V - 1.35V; количество циклов 300-900; температурный диапазон -50°C - +60°C.


• LiFe (литий-железо-фасфатные).
  Относительно новый тип аккумуляторов. Были открыты в 1996 году и получили распространение после 2003г. Превосходят литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы почти по всем параметрам. Одними из важнейших преимуществ являются их стабильность и безопасность. Получили распространение в электротранспорте, системах автономного энергосбережения, радиоуправляемых моделях (в основном в качестве бортового аккумулятора).
  Достоинства: длительный срок службы, высокая удельная ёмкость, высокая токоотдача, стабильное напряжение разряда, экологическая безопасность, низкий саморазряд, широкий температурный диапазон, пожаробезопасность.
  Недостатки: несколько меньшая удельная ёмкость в сравнении с другими литиевыми аккумуляторами.
  Основные характеристики: номинальное напряжение 3.2V; диапазон напряжений 2.0V - 3.65V; количество циклов 2000-7000; температурный диапазон -30°C - +55°C.

Основные параметры аккумулятора (либо аккумуляторной батареи) - это напряжение (измеряется в вольтах, V), и ёмкость (измеряется в миллиампер-часах, mAh).

Напряжение аккумулятора - это очень важная характеристика, которой в первую очередь руководствуются при подборе аккумулятора или определении совместимости. Именно напряжение аккумулятора является движущей силой любого устройства. Как правило, чем выше напряжение аккумулятора, тем больше мощность силовой установки (аккумулятор -> регулятор хода -> электродвигатель) и, соответственно, игрушки или модели в целом.

Ёмкость аккумулятора - это, скорее, количественная характеристика. Ёмкость говорит о максимально возможном количестве запасаемой аккумулятором энергии и напрямую связана с размерами аккумулятора. Кроме размеров имеет значение и химический тип аккумулятора. Разные типы аккумуляторов имеют разную удельную ёмкость, т.е. соотношение аккумулируемой ими энергии к их объёму и весу. На практике стараются подобрать максимально ёмкий аккумулятор подходящий по размерам в батарейный отсек, либо не превышающий заданный оптимальный вес для авиамоделей.
Часто имеют большое значение и другие параметры:

• токоотдача;
  Способность аккумулятора отдавать высокий электрический ток или, другими словами, переносить высокую нагрузку. Зависит от качества аккумулятора и выражается как коэффициент от ёмкости C (например 15C, 30C, 80C). Умножая ёмкость на этот коэффициент получаем максимальную силу тока в амперах, которую способен отдавать данный аккумулятор. Наиболее распространены аккумуляторы с токоотдачей 15C - 30C. Для спортивных моделей требуется более высокие показатели, такие как 60C-100C и более.


• физические размеры;
  Размеры аккумулятора обычно имеют большое значение для пользователя. У каждой модели, игрушки или аксессуара есть определённый отсек для его установки, а аккумуляторы в большинстве случаев не имеют каких-либо стандартов по физическим размерам.


• вес;
  Вес аккумулятора в первую очередь имеет значение для авиамоделей. Все летающие модели и игрушки очень чувствительны к весу и требуют тщательных расчётов. Вес аккумулятора в основном зависит от химического типа, ёмкости и напряжения (их произведение, выражается в ватт-часах Wh) и токоотдачи. Помимо авиамоделей вес аккумулятора важен во всех видах радиоуправляемых моделей класса спорт.


• тип корпуса;
  Актуально для литий-полимерных аккумуляторов, которые изготавливаются в виде мягких пластин. Для моделей и игрушек с высоким риском повреждения аккумулятора (например спортивные автомодели) необходимы аккумуляторы в специальном жёстком корпусе для его защиты.


• силовой коннектор (разъём).
  Тип коннектора важен для совместимости аккумулятора с моделью или игрушкой, а так же с зарядным устройством. В большинстве случаев коннектор можно заменить на необходимый, однако удобней выбрать аккумулятор с уже установленным необходимым коннектором.

На практике чаще используются не аккумуляторы, а аккумуляторные батареи, которые состоят из набора элементов (аккумуляторных банок, ячеек) подключенных последовательно и/или параллельно. В таком случае имеют значение не параметры отдельных элементов, а параметры батареи в целом. Для описания внутренней структуры батареи используют специальную запись - конфигурацию, которая сообщает сколько элементов в батарее и как они между собой подключены. Например 3S2P означает 3 последовательно соединённые батареи, каждая из которых состоит из двух параллельно соединённых банок. На практике основное значение имеет количество параллельно подключённых элементов, поэтому часто запись сокращают только до количества последовательных элементов (например 2S, 3S, 6S). При такой записи, чтобы получить напряжение батареи остаётся перемножить напряжение одной банки на их количество.

Подбор аккумулятора достаточно сложная задача, т.к. помимо характеристик самого аккумулятора необходимо знать параметры электроники изделия, в котором он будет эксплуатироваться и, возможно, заряжаться. Особое внимание стоит уделять литиевым аккумуляторам, т.к. они специфичны в эксплуатации и огнеопасны в случае нарушения правил их использования и хранения.