Compreender os Fundamentos das Baterias LiPo

Quer seja novo neste hobby ou já tenha alguma experiência, uma coisa é certa sobre as baterias Lipo. Há muita informação disponível, alguma é excelente, outra nem tanto, por isso pensei em criar um blog para falar um pouco sobre o que sei acerca das baterias Lipo e como as trato.

Este blog foca-se nas baterias Lipo padrão, existem opções de alta voltagem, mas estão fora do âmbito deste blog.

As LiPo são fantásticas para controlo remoto porque fazem um excelente trabalho a manter a voltagem ao longo da sua curva de descarga. Este pequeno gráfico que tenho da Battery University mostra a voltagem inicial em torno de 4,2 à esquerda e a voltagem de corte em torno de 3,3 à direita.

Pode ver-se que durante a curva de descarga a voltagem apenas oscila cerca de 1 volt do início ao fim, o que é muito bom porque, quando falamos de entrega de potência, volts vezes amperes equivalem a watts. Portanto, as lipos fazem um excelente trabalho a manter a voltagem ao longo da sua curva de descarga.

As LiPos também são muito fáceis de obter porque estão em grande procura e praticamente todas as lojas de hobby as têm. Infelizmente, a informação sobre baterias LiPo que existe por aí é, por vezes, errada. Já vi documentos bem escritos que estão completamente errados, informações nos fóruns que são falsas, conselhos desatualizados que podem causar problemas, e até pessoas que recomendam não carregar em paralelo, o que é ridículo porque metade destas baterias já vêm em formatos paralelos. No fim, tem de decidir em quem confiar.

Pessoalmente, prefiro a Battery University para obter a minha informação porque tudo o que publicam vem de alguma forma de investigação fundamentada. Normalmente é publicado por uma empresa ou universidade, por isso tentam usar pelo menos o método científico ao apresentar dados.

Quando se trata de baterias Lipo, há certos números que precisa de compreender.

Comecemos pela voltagem máxima. A voltagem máxima nas baterias Lipo é de 4,2 volts por célula. Portanto, 4,2 volts por célula é o pico, nunca deve carregar acima desse valor.

O próximo número a compreender é a voltagem mínima. Esse valor é 3 volts por célula. Se descer abaixo desse valor, vai causar danos permanentes à célula.

A voltagem segura é considerada 3,3 volts por célula. Embora aqui comecem as discussões. A ideia é que, desde que aterre o avião, quadcóptero, drone ou o que quer que esteja a pilotar ou conduzir a 3,3 volts por célula, nunca vai descer abaixo do nível de dano de 3 volts por célula. Para mim, o meu mínimo prático de voltagem carregada é 3,5 volts por célula, o que significa que, quando estou a voar, não gosto de descer abaixo de 3,5. A principal razão é que, quando começo a atingir 3,5 volts por célula, sinto isso na potência da bateria.

Enquanto está a voar, verá a voltagem diminuir sob carga; quando retirar essa carga, a célula recupera. Por isso, procuro cerca de 3,7 volts por célula sem carga. Assim, quando tiro um avião da linha de voo e o coloco no banco de trabalho e retiro a bateria, espero que, após um ou dois minutos, a voltagem por célula volte para cerca de 3,75, que convenientemente é o limite inferior da faixa para voltagem de armazenamento. A voltagem de armazenamento é outra área onde vejo frequentemente discussões. Acredito que 3,75 a 3,85 é perfeitamente aceitável. A Battery University diz que praticamente não há auto-descarga abaixo de cerca de 4,0 volts por célula, e acrescenta que encontrar o nível exato de 40% a 50% de estado de carga para armazenamento não é tão importante. Portanto, para mim, a voltagem de armazenamento entre 3,75 e 3,85 volts por célula é perfeitamente adequada.

Outro número que ouvirá referir quando se trata de baterias Lipo é a voltagem nominal. A voltagem nominal ou média para células Lipo é 3,7 volts, esse número é usado no cálculo para determinar a voltagem do pack multiplicando pelo número de células por pack. Por exemplo, numa bateria 3s, 3,7 vezes 3 é 11,1, por isso 11,1 é conhecido como a voltagem do pack, enquanto 12,6 é conhecido como a voltagem máxima, que é 4,2 volts por célula vezes 3 células. O resto desta tabela mostra a voltagem nominal do pack e a voltagem máxima para 4s e baterias 6s LiPo.

Quanto à voltagem máxima, gosto de referir o estudo da Chalmers University of Technology na Suécia. Embora todos saibamos que 4,2 volts é a voltagem máxima normal para um pack Lipo, se baixar a sua voltagem máxima de 4,2 para 4,15, este estudo indicou um aumento de 50% a 100% no ciclo de vida das baterias Lipo. Se diminuir ainda mais a voltagem máxima para 4,1 volts por célula, aumentará o ciclo de vida por um fator de 2.

Vamos recapitular os nossos números-chave

1. A voltagem máxima é 4,2 volts por célula, no entanto, se baixar o pico de voltagem de 4,2 para 4,15 ou ainda melhor para 4,1, pode aumentar o ciclo de vida das suas baterias.
2. A voltagem mínima antes de causar danos a uma célula LiPo é 3,0 volts.
3. A voltagem segura mínima amplamente reconhecida é 3,3 volts; para mim, a minha voltagem prática de descarga carregada é 3,5 volts por célula. A sua voltagem sem carga deve estar em torno de 3,75 volts por célula, e a voltagem de armazenamento pode estar seguramente entre 3,75 e 3,85 volts por célula. A voltagem nominal para baterias Lipo é 3,7 volts por célula e é usada no cálculo da voltagem do pack.

A seguir, as marcações das baterias

Pode ser realmente confuso quando começa a lidar com baterias Lipo, perceber o que todos estes números significam. Por isso, vamos simplificar.

Começamos com um número grande 4, que significa 4 ampères-hora. Também verá um 4000 aqui, que é simplesmente os ampères-hora multiplicados por 1.000, por isso esta é uma bateria de 4000 miliampères-hora. Isto refere-se ao tamanho do "depósito de combustível", ou seja, quanta energia está dentro desta bateria ou quanta energia esta bateria pode armazenar. Portanto, mais mAh significa que pode armazenar mais energia.

O próximo número que vou abordar é a taxa de descarga. Antes de avançar, é amplamente reconhecido que estes números são inflacionados. A maioria dos fabricantes inflaciona a classificação C para as condições mais ótimas para a sua bateria. Este número indica quanta corrente a bateria pode fornecer de forma constante e em rajada. Se multiplicarmos os ampères-hora, 4, pela corrente contínua de 30, obtemos 120 amperes de corrente contínua, que é o que esta marcação indica: esta bateria deve ser capaz de fornecer 120 amperes sustentados. O 40 indica quantos amperes pode sustentar em rajada por não mais de cerca de 30 segundos, por isso 4 vezes 40 é 160, o que significa que esta bateria deve ser capaz de sustentar 160 amperes durante cerca de 30 segundos.

O último número a destacar é que esta bateria está marcada como uma bateria de 5 células. Lembre-se do que falámos sobre a voltagem nominal anteriormente, que é 3,7 volts por célula? Se multiplicar 3,7 por 5, obtém uma voltagem nominal do pack de 18,5 volts. É isso, cobre as marcações que verá em praticamente todas as baterias Lipo no mercado.

Quando se trata de carregar baterias Lipo

Deve usar sempre um carregador balanceado, nunca use um carregador para baterias Lipo que não inclua a capacidade de balancear as suas células. Pode sempre saber se tem um carregador balanceado olhando para o lado, verá uma fila de pinos, que é para este conector branco, e também terá uma porta principal aqui para os cabos principais da bateria.

Além da descrição do produto indicar que é um carregador balanceado, outra forma de saber imediatamente é olhando para o ecrã de carregamento, e verá que neste caso tenho uma bateria de 5 células ligada e estou a ver as voltagens individuais de cada célula. 3,8 / 3,8 / 3,8 / 3,8 / 3,8.

Finalmente, no que toca a cuidados e manuseamento.

Esta será outra área que gera discussões, mas digo-lhe que funcionou para mim, por isso vou manter-me fiel a isso. Eu uso sempre um carregador de baterias que me possa dar a resistência interna destas baterias, e para dispositivos de consumo não é considerado altamente preciso ou fiável, no entanto, o que sei é que quando faço testes de resistência interna em baterias semi-novas e obtenho um valor acima de 74 de resistência, é quando retiro a bateria. Funcionou para mim ao longo do tempo, por isso vou continuar a fazê-lo, pode fazer o que o deixa feliz. Estou a dizer-lhe que, para mim, uma vez que vejo um valor de resistência interna de 7 ou superior, a bateria vai para a prateleira.