LiPO accu’s: alles wat je moet weten
LiPO accu’s zijn er in een heleboel verschillende soorten en maten. In de RC hobby worden ze veel gebruikt. Of je nou vliegt, vaart of rijdt het maakt niet uit, in de RC hebben er allemaal mee te maken.
Ben je nieuw in deze RC wereld of wil je een opfriscursus? Dan is het tijd voor een les over LiPO batterijen.
Wat zijn LiPO accu’s?
LiPO is een afkorting voor een lithium-polymeer accu, ook wel lithium-ion polymeer accu genoemd. Het is een variant van de lithium-ion-accu die je bijvoorbeeld tegenkomt in je smartphone of laptop.
In de RC modelbouw zijn ze ontzettend populair vanwege het grote vermogen dat ze kunnen leveren in verhouding tot het gewicht van de batterij. LiPO’s kunnen dus relatief licht zijn in vergelijking met andere soorten batterijen en daarmee dus een hogere capaciteit bieden. Ze kunnen onder belasting goed de spanning behouden in tegenstelling tot bijvoorbeeld NiMH accu’s, en ze kunnen snel en constant hoog ontladen, in het Engels discharge genoemd, wat ook weer goed is voor de prestaties van je RC model. In het engels noemen ze het ook wel de “punch” die je tot je beschikking hebt.
Aantal cellen en totale spanning
Een LiPO batterij bestaat uit één of meerdere cellen de nominale spanning, zeg maar de spanning. In rust is de spanning van zo’n cel is 3,7 volt (V). Wanneer deze cellen in serie zijn geschakeld dan wordt de spanning verdubbeld. Twee cellen in serie is dus tweemaal 3,7V, in totaal 7,4 volt. Je spreekt dan van een “twee cellen” LiPO. Een serieschakeling zie je ook terug als 2S. Als we het voorbeeld afmaken kun je zo door naar 3S. Dat is 3 maal 3,7, totaal 11,1 volt. Een drie cellen LiPO. Heb je een batterij van bijvoorbeeld 22,2 Volt dan gaat het om een 6 cellen LiPO, 6S. Want 6 maal 3,7 is 22,2 volt.
Afhankelijk van je model gebruikt de motor het veilige, maximaal aantal toeren van de motor en vooral de motor regelaar kies je op deze manier uit. We gebruiken dus de nominale spanning van de LiPO cellen, maar let er op, een volgeladen LiPO heeft een spanning van zo’n 4,2 volt. Je wilt daarbij dat een cel nooit onder de 3 volt komt. Daarmee je loopt het risico dat je de cel niet meer kunt bijladen en de batterij gaat opzwellen en permanent beschadigd.
Capaciteit
De capaciteit van een LiPO batterij valt het beste te vergelijken met “hoe veel benzine er in een tank past” en in feite dus hoe lang je kunt vliegen varen of rijden met bepaalde LiPO. Noem het maar “hoeveel power” een batterij kan vasthouden. Dit wordt uitgedrukt in milliampere-uur, afgekort als mAh. Simpel gezegd, welke belasting kun je aan de batterij hangen gedurende 1 uur totdat hij helemaal leeg is.
Even een rekensommetje: 1.000 milliampere-uur (mAh) is een ampère-uur (Ah). Als je dus een LiPO hebt met een capaciteit van 1.000 mAh en je RC model vraagt precies een ampère-uur aan stroom, dan kun je dus één uur uit de voeten met deze batterij in dit model.
Ander voorbeeld: stel je hebt een RC auto die 20 ampére (A) continu vraagt, dan is je rijtijd met die 1.000 mAh per batterij ongeveer 3 minuten, want 1.000 mAh is 1 ampère gedeeld door 20 ampére. Dat is 0,05 maal 60 (seconden) wat je in totaal 3 minuten aan rij, vaar of vliegtijd geeft.
In de praktijk is het vrij simpel: stop de grootste capaciteit LiPO in je model die past en waarvan het gewicht de prestaties niet in de weg zit, zo heb je in elk geval de langste gebruikstijd en dus het langst plezier.
Discharge rate of c-rating
De discharge rate of c-rating (in het Nederlands het c-getal genoemd) van je LiPO geeft aan hoe snel de LiPO veilig ontladen kan worden.
Stel je hebt te maken met een LiPO met de capaciteit van 5.000 mAh en een continue discharge van 25C, dan is het rekensommetje: 5 keer 25. In totaal is dan 125 ampère de veilige continue discharge rate. Wat een power he?!
Ga je meer dan 125 ampère van de LiPO vragen met je RC boot of auto, dan moet de batterij op de tenen lopen en dat kan resulteren in hitte in de batterij. Hitte is sowieso niet goed, maar erger nog je kunt ook eindigen met extreme overbelasting van de LiPO, wat opzwellen en zelf spontane ontbranding als gevolgen kan hebben.
Serie en parallel schakelen van LiPO batterijen
Als je een LiPO in serie schakelt, dan sluit je de plus (+) op de min (-) aan van de andere LiPO. De totale spanning is de som van de aangesloten LiPO’s.
In de RC modelbouw gebeurt dit veelal in je regelaar die dan al een serie geschakelde batterij kabel met 2 stekkers heeft om van bijvoorbeeld twee 3S LiPO accu’s, een 6S totaal te maken. Of van twee keer 4S, één keer acht cellen.
Als je regelaar en enkele batterij stekker heeft dan is een losse serie kabel optie. In serie is het alleen de spanning die verdubbelt de capaciteit blijven gelijk en het is raadzaam om twee identieke accupacks te gebruiken, met elk dezelfde conditie en leeftijd.
Met parallel schakelen gaan de plusjes en minnetjes van de verschillende batterijen bij elkaar en op deze manier wordt de capaciteit van de batterij je bij elkaar opgeteld. Alsof je dus twee brandstoftanks bij elkaar gooit. Zo kun je dus langer rijden vliegen of varen.
Bij een parallel schakeling blijft de spanning gelijk. Ook hier is het belangrijk om identieke LiPO’s te gebruiken, want ze worden evenredig belast en evenredig leeg getrokken.
Om je trouwens een voorbeeld te geven: mocht je op een LiPO bijvoorbeeld de aanduiding 4S-2P tegenkomen, dan betekent dat vier cellen in serie (zoals hierboven uitgelegd) en twee in parallel. Dat zijn dan eigenlijk twee 4S LiPO, parallel geschakeld in een dikke batterij om zodoende dus een vier cellen LiPO met een hoge capaciteit te krijgen, terwijl er dus 8 fysieke LiPO cellen in zitten.
Stekkers, terminals of batterij stekkers
Stekkers, terminals of batterij stekkers, tja het zijn er nogal wat. Het maakt het ook niet makkelijker allemaal en zeker niet gebruiksvriendelijk of universeel. In de praktijk blijkt dat het vooral een persoonlijke voorkeur is. Sommige mensen kiezen een bepaalde plug omdat het bijvoorbeeld makkelijk zelf te solderen is of gewoon omdat ze ooit met die stekker begonnen zijn.
In elk geval is het anno 2021 vooral ook het merk van je RC modellen die een bepaalde stekker oplegt. Denk aan de Traxxas High-Current connector, de EC5, EC3 en ook de slimme IC5 of IC3 (Spektrum Smart) stekkers, alles van Horizon Hobby zoals Arma en Proboat en andere veel gebruikte stekkers zijn onder andere XC90, XT60, T-connector (ook wel bekend als Deans) of gewoon bullet connectors in allerlei maten: 4mm, 6mm of 8mm. Het is er allemaal, de keuze is reuze.
Opladen van LiPO’s
Heeft je LiPO batterij twee of meer cellen? Dan is het van belang dat deze cellen gelijkmatig worden opgeladen. Dit noemt men gebalanceerd laden of balans laden.
Je hebt hier een speciale computergestuurde LiPO lader voor nodig. Gelukkig zijn er talloos beschikbaar op de markt, die je LiPO cellen dus gecontroleerd en gebalanceerd kan opladen. Daarom vind je op een LiPO batterij ook een balans stekker. Het type JST-XH is daarvan de meest voorkomende en die sluit aan op de balans poort van je lader of het aparte balans bord als deze aanwezig is. Via deze plug houdt de lader de afzonderlijke celspanning in de gaten en kan er dus gebalanceerd worden opgeladen.
Een enkel type LiPO zoals de huidige LiPO’s van Traxxas hebben geen balans plug meer. Traxxas heeft deze met extra pinnen in de aansluiting verwerkt, hierdoor ben je wel weer gebonden aan hun Traxxas laders of een speciale verloopkabel moet gebruiken.
Net als de besproken discharge rate of C-rating hebben LiPO’s ook een charge-rate. De gebruikelijke en aanbevolen charge-rate is 1C. Dat betekent dat je kan laden met één keer de capaciteit. Een LiPO met een capaciteit van 5000 mAh kan met 5000 miliampère laadstroom veilig opgeladen kan worden. Oftewel met 5Ah, oftewel het duurt dan ongeveer één uur om de accu volledig te laden.
Sommige LiPO’s vermelden maximaal 2C op het etiket, wat twee keer de capaciteit betekent, dus dan mag de 5000 mAh batterij op 10A opgeladen worden. Dan is de laadtijd ongeveer een half uur. Handig als haast hebt maar het kan de levensduur van je batterij verkorten. De vuistregel is op 1C laden het beste is voor de algehele levensduur van je batterij.
Ga ervan uit dat die potentieel brandgevaarlijk kunnen zijn, zeker tijdens het opladen. Het is het veiligst om ze tijdens het laden in speciale, brandvaste LiPO Safe bags te plaatsen, ver verwijderd van brandbaar materiaal zoals tapijt of gordijnen.
Bewaren van LiPO’s
Zoals gezegd, ga ervan uit dat die LiPO’s in principe brandgevaarlijk kunnen zijn. Het is dus het beste en het veiligste om ze, zeker voor langere tijd, in een vuurvast iets te bewaren en bij voorkeur op een koele, donkere en droge plek. Zeker niet in direct zonlicht! Bewaren kan in zo’n een LiPO safe-bag of bijvoorbeeld in een munitiekist. Als je er maar voor zorgt dat ze ook niet in de buurt van enig brandbaar materiaal liggen. Een brandblusser in de buurt is altijd aan te raden.
Als je je batterijen voor langere tijd niet gebruikt is het raadzaam om de accu’s op ongeveer 60% lading te hebben. Dat is ongeveer 3,8 volt per cel. Dit wordt ook wel de storage spanning genoemd. Veel LiPO laders hebben hier een speciaal laadprogramma voor.
Onderhoud, levensduur & veiligheid
Oké, nogmaals: ga ervan uit dat LiPO’s potentieel brandgevaarlijk kunnen zijn, ga er logischerwijs altijd voorzichtig en bedachtzaam mee om. Gebruik uitsluitend laders ontworpen voor lithium-ion polymeer batterijen. Laad LiPO batterijen nooit onbeheerd op, blijf in de buurt en houd het laadproces in de gaten en voel af en toe aan je batterij of die niet op veel opwarmt. Reageer direct op elk potentieel probleem.
Verbind nooit de positieve (+) en negatieve (-) contacten van de batterij. Dat betekent kortsluiting en mogelijk brand. Mocht het nodig zijn de batterij draden door te knippen, als je bijvoorbeeld je eigen stekker wil monteren, knip dan elk de raad altijd apart door.
Een LiPO cel mag nooit onder de 3 volt vallen want dan is de kans groot dat je deze niet meer kunt opladen. Het gebruik van de low voltage cut-off (LVC) van je regelaar en bewaren op de eerder genoemde storage spanning van 3,8 volt per cel helpen dit te voorkomen. Een cel die onder de 3 volt komt kan namelijk gaan opzwellen.
Beschadigde opgezwollen (in het Engels “ballooned”) batterijen moet je zeer voorzichtig behandelen. Stop het gebruik probeer ze niet meer op te laden en voer de batterij op een ecologisch verantwoorde manier af bijvoorbeeld via een speciaal batterij inleverpunt. Het verdient de aanbeveling om de batterijen van tevoren zo ver mogelijk te ontladen in bijvoorbeeld een bak met zout water of door er een lamp op aan te sluiten.
Tot slot: bewaar LiPO batterijen logischerwijs altijd buiten bereik van kinderen en/of huisdieren.
