Li-Ion аккумулятор для модели танка

[aak177]

Самодельный литиевый аккумулятор для модели танка (часть 1)

Сегодня я расскажу как сделать своими руками недорогой альтернативный (промышленному) Li-Ion аккумулятор для популярных моделей танков масштаба 1:16 фирм Heng Long, Taigen, Torro, Tamia и им подобных, использующих питание в диапазоне 7-8 вольт при токах до 15 ампер.
У меня вызывает даже не удивление, а недоумение, почему большинство моделей танков до сих пор с завода комплектуется Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторами небольшой емкости. Недостатки этих типов аккумуляторов давно известны всем – главные из них: это особый порядок заряда – разряда («эффект памяти») и малое время жизни (количество циклов заряд-разряд). Прибавьте сюда китайское качество изготовления и в итоге получится, что максимум через полгода Вашей любимой модели потребуется новый аккумулятор. И это при условии, что Вы заряжаете его не от штатной зарядки из комплекта модели, а от более-менее нормального зарядного устройства (хотя бы Imax B6AC или подобного).
Можно подумать, что дело в обычной жадности китайцев и их патологическом желании экономить на всем. Однако, если посчитать стоимость комплекта аккумулятор - зарядное устройство, то выяснится, что никелевые аккумуляторы стоят дороже литий-ионных при одинаковой емкости, для набора батареи нужного напряжения требуется много банок (для наших задач – 6) но при этом допускают дешевую простейшую зарядку (по сути нерегулируемый блок питания постоянного напряжения). С литием картина обратная – сами «банки» стоят дешевле, в батарею требуется меньше банок (для нас – всего 2!) но требуют более дорогую «умную» зарядку, умеющую обеспечивать режим заряда «CC-CV» т.е. «постоянный ток – постоянное напряжение». Но в целом сумма получается практически одинаковая!  В подтверждение моих слов можно видеть, что в последнее время китайцы начали (хоть и очень «робко») внедрять в свои модели литиевые аккумуляторы (например, Т-90 от Heng Long).
Ситуация чем-то напоминает ситуацию с аккумуляторами шуруповертов. Разница только в том, что новый никелевый аккумулятор для танка купить проще, а стоит он дешевле. Что касается шуруповертов, то в большинстве случаев стоимость нового аккумулятора (даже если собрать его самому из купленных банок) соизмерима (а то и превышает) стоимость нового шуруповерта в комплекте с аккумулятором (понятное дело, что речь идет о недорогих непрофессиональных моделях инструмента «из Ашана». Впрочем, с «фирменной» продукцией все еще грустнее в смысле цен на ремонт).
Когда у меня была только одна модель танка (Тигр-1 от Heng Long) я, как и все начинающие, сначала просто покупал новые аккумуляторы, наивно надеясь, что чем именитее фирма-изготовитель и больше емкость, то тем дольше прослужит аккумулятор. Справедливости ради стоит отметить, что отчасти это было так, но не кардинально (скажем так – срок службы увеличивался непропорционально потраченным деньгам).
Когда моделей танков стало пять, а заводские аккумуляторы умерли, вопрос питания стал особенно остро. Бесконечно выбрасывать  деньги за никель надоело, поэтому пришлось заняться изучением темы аккумуляторов и искать приемлимую замену. И она, конечно, нашлась. Прежде всего в виде 2S Li-Po аккумуляторов. Формально, выдаваемое ими напряжение больше требуемого (каждая банка лития заряжается до напряжения 4,2 в и итоговое напряжение на батарее будет 8,4 в, что больше требуемых для танка 7,2 в). На деле же, под нагрузкой полностью заряженная батарея начинает разряжаться с напряжения примерно 3,7 в на банку, то есть 7,4 в на батарею, что вполне приемлемо для наиболее распространенных управляющих плат семейства RX-18 и им подобных. Что полностью подтверждено многолетней практикой использования данных аккумуляторов мной.
Еще в 2016 году в «Хобби острове» на Старой Деревне в Питере (жаль, что сейчас там нет этого магазина) я купил 3 штуки Li-Po 2S аккумулятора емкостью 2000 Маh по 1000 р за каждый (на фото - второй слева). Они и сейчас служат верой и правдой, и почти не потеряли емкости. Правда, эксплуатирую я их правильно (не разряжаю ниже 3 в на банку) и заряжаю только в режиме балансировки током 1 а.
В 2017 году в том же магазине купил еще один Li-Po аккумулятор емкостью 4000 Mah, с большой скидкой, так как шедший в комплекте с моей Пантерой-Г (ее описание есть здесь на сайте) родной аккумулятор был мертвый, как и второй, замененный по гарантии. Понятно, что предложение взять со скидкой новый Li-Po вместо еще одной бесплатной замены по гарантии никеля на никель я принял с радостью. Этот аккумулятор (на фото - третий слева) тоже до сих пор жив и чувствует себя прекрасно. Единственное, что пришлось сделать – вынуть банки из внешнего пластмассового корпуса, так как вместе с корпусом аккумулятор не помещался в стандартный батарейный отсек моделей на несколько миллиметров в длину и ширину. Впрочем, три других моих литиевых аккумулятора изначально не имели твердого внешнего корпуса, что совершенно не мешает им работать, а охлаждаться даже лучше, чем в корпусе!

[attach=1,msg8261]

Однако, вступление несколько затянулось, пора переходить к сути вопроса. Не зря я в начале упоминал шуруповерты. У меня их четыре. Не надо спрашивать зачем и почему – так надо и я всеми ими пользуюсь (естественно, все они разные и размерами, и функционалом) и у всех одна беда – никелевые аккумуляторы на 12 в. Были. До недавнего времени. Они меня окончательно достали и было принято решение менять их на литий. Что и было сделано. Не стану утомлять как я это делал – практически повторил рецепт из этой статьи: https://mysku.ru/blog/aliexpress/55176.html .
При реализации данного проекта вот здесь https://vk.com/piterbikeelectro (не реклама!) были закуплены высокотоковые аккумуляторы SAMSUNG INR 18650 – 30Q по 300 руб. за штуку. Вот тогда меня и посетила мысль сделать аккумуляторы к танкам. Данные банки подходят как нельзя лучше: имеют емкость 3000 Маh, обеспечивают постоянный рабочий ток 15 А, импульсный допустимый ток до 60А, конечное допустимое напряжение 2,5 в на банку, максимальное зарядное напряжение 4,2 в на банку, максимальный зарядный ток 1,5 а.

[attach=2,msg8261]

Для изготовления батареи танка потребуется:
- два аккумулятора (банки) SAMSUNG INR 18650 – 30Q (на фото для примера показаны высокотоковые банки SANYO, так как все банки SAMSUNG уже были использованы при модернизации аккумуляторов в шуруповертах);
- силовой разъем с проводами формата Тамия (я взял от старого никелевого аккумулятора);
- трехконтактный балансировочный разъем «мама» с проводами (я покупал в магазине радиодеталей, но можно взять и от старого литиевого аккумулятора 2S);
- кусок никелевой ленты для пайки аккумуляторов (я взял полоску жести, вырезанную из луженой консервной банки от сгущенки);
- изолента (или термоусадка) для пайки и окончательного оформления аккумулятора;
- паяльники на 25, 40, 65 ватт (или один не менее 40 ватт);
- канифоль, активный флюс (паяльная кислота), припой ПОС-40(60).

[attach=3,msg8261]  [attach=4,msg8261]

У кого есть возможность, пайку пластины к аккумулятору можно заменить сваркой, но провода все равно придется паять.
Последовательность действий такая (все пункты нужно строго соблюдать!):
- отбираем пару банок одной партии и как можно более точно одинаковой емкости (определяется после нескольких (не менее трех) циклов заряд-разряд каждой банки);
- РАЗРЯЖАЕМ банки до напряжения 2,5 - 3 в (очень важно!!! Если неаккуратно и долго паять заряженные банки возможна деградация аккумулятора и даже его воспламенение и взрыв!!! Также данная мера позволит избежать тяжелых последствий при случайном коротком замыкании);
- с использованием активного флюса (кислоты) быстро и аккуратно лудим контакты банок, после чего немедленно охлаждаем место пайки мокрой тряпкой. Должно получиться примерно так:

[attach=5,msg8261]

- тщательно удаляем остатки флюса (водой, спиртом), сушим насухо феном;
- лудим соединительную пластинку с кислотой, тщательно промываем водой, сушим;
- прихватываем банки изолентой (так, чтобы + и – у соседних банок были в разные стороны), чтобы не расползались во время пайки;

[attach=6,msg8261]

- коротким касанием припаиваем соединительную пластину к верхнему и нижнему торцам (+ и - соответственно) банок, сразу охлаждаем места паек мокрой тряпкой);

[attach=7,msg8261]

- вымеряем длину проводов, готовим силовой и балансировочные разъемы и шлейфы (облуживаем с канифолью концы проводов, собираем разъемы);
- припаиваем с канифолью центральный провод балансировочного разъема к соединительной планке (на фото – зеленый провод);

[attach=8,msg8261]

- припаиваем с канифолью к + и – банок попарно силовые и балансировочные провода (красный вместе с красным к +, черный вместе с черным  к -, фото), остужаем места пайки мокрой тряпкой;

[attach=9,msg8261]

[attach=10,msg8261] [attach=11,msg8261]

- удаляем (спиртом, ацетоном) остатки канифоли с мест пайки, охлаждаем собранную батарею до комнатной температуры;
- проверяем правильность сборки. Подключаем к зарядному устройству сначала силовой разъем, затем балансировочный. Устанавливаем тип батареи Li-Ion 2S, ток зарядки 0,5 а, тип зарядки – «с балансировкой» и включаем зарядку. Если все сделано правильно, должна начаться зарядка с отображением напряжения по банкам. Если не так, ищем ошибку, устраняем;
- если все ОК, прерываем зарядку, окончательно оформляем батарею. У кого есть возможность – термоусадкой, у кого нет – изолентой. Главное, чтобы в итоге у батареи не осталось ни одного места, где есть оголенный контакт (не важно + или -);

[attach=12,msg8261]


- подключаем батарею к зарядке в режиме балансировки. Полностью разряжаем (допустимое минимальное напряжение 5,0 в), а затем полностью заряжаем в режиме балансировки током 1,0 а. Данная процедура нужна для выравнивания  внутренних сопротивлений и емкости банок, а также устранения негативных последствий возможного перегрева при пайке. На самом деле, данные аккумуляторы не столь нежные, как может показаться, и повредить их при пайке можно только уж очень неаккуратной работой (или сознательной порчей). Напомню, что нормальная допустимая рабочая температура банок при постоянном токе разряда 15 а -  90 градусов С!

Все, можно пользоваться. В итоге, примерно за 650 рублей (а при покупке банок на Алиэкспрессе до ДВУХ и более (!) раз дешевле) мы имеем сильнотоковый аккумулятор емкостью 3000 Mah, имеющий ресурс не менее 300 циклов заряд-разряд, небольших габаритов и веса. Неплохая альтернатива никелевым и Li-Po аккумуляторам заводского изготовления, не правда ли?

[attach=13,msg8261] [attach=14,msg8261]

[attach=15,msg8261] [attach=16,msg8261]

Для тех, у кого нет зарядки с балансиром, или нет возможности изготовить балансировочный разъем, могу сказать, что если внутреннее сопротивление банок и их емкость отличаются не более чем на 5%, можно вообще отказаться от режима балансировки (что, однако, может сказаться негативно на сроке службы батареи). Как альтернативу, в этом случае можно использовать внешнюю плату BMS, которую смонтировать прямо на батарее (как я это делал в шуруповертах).
Так или иначе, в любом случае зарядное устройство должно обеспечивать режим «CC-CV», конечное напряжение зарядки не более 8,4 в, и зарядный ток не более 1,5 а (по даташиту для этого типа банок).

[attach=17,msg8261]

Искренне Ваш, Андрей.

[Deny]

Андрей, а как долго он (сделаный) держит. Читал много , что у него токоотдача не очень и поэтому не сильно подходит для танков, могу ошибаться

[aak177]

Привет!
Держит нормально - я же специально обратил внимание на то, что нужно использовать сильнотоковые банки типов IMR или INR. Совершенно не подходят банки типов ICR, но именно они самые распространенные и дешевые (используются в фонариках, шокерах, дешевых повербанках, ноутбуках и другой слаботочной технике).
Эти Самсунги, что я использовал, считаются одними из лучших по соотношению цена/качество. В шуруповертах у меня крутят зверски, а токи там даже не танковые - покруче будет. Так что можно смело использовать!

[Deny]

Спасибо за  ответ. Надо будет попробовать)))

[Алекс]

Когда в ноябре 2016 года я купил Т-90, он был укомплектован Ли-ион акком как раз из двух банок 18650. Акк был с балансировочным разъемом, и заряжался мной умной зарядкой по фен шую.
Но акк не прожил и полгода, сдох по весне 2017 года.
Я разобрал акк, и как оказалось, банки были ноунейм.
Я тут же, купил две банки 18650 Самсунг вот здесь:
https://extragadget.ru/product/samsung-18650-3000mah-inr18650-30q-li-ion-bzashity-vysokotokovyj/  , не реклама.
И собрал Ли-ион АКБ.
Тупо использовал старые провода от умершего АКБ.
Банки не разряжал, просто паял быстро.
Взял паяльную кислоту, зашкурил стальные полюса банок, мазнул кислотой, 100 ваттным паяльником в течении 2 секунд залудил площадки,
тут же охладил мокрой тряпкой, потом этим же паяльником за 2 секунды припаял провода, охладил мокрой тряпкой, промыл спиртом.
Скрепил скотчем, и вуаля, АКБ в 3 000 мАч, работает до сих пор.

[Юрий_1]

Спасибо за статью. Очень полезно и вовремя, т.к. с увеличением количества плат в танке, свободного места не так много. Обязательно попробую.

[Алекс]

Блин, чего то не вставляются фотки.

[Deny]

Блин, чего то не вставляются фотки.

Алексей, размер фоток проверь, не должен в сумме превышать 6 мб

[aak177]

Я пережимаю исходные фото в размер 1024х768 при 90% качестве и их размер уменьшается с 3-3,5 Мб до 120-180 Кб. После чего вставляю в статью.
Вчера на свежеспаяном аккумуляторе гонял полчаса непрерывно свою Пантеру по ковру (специально, самый тяжелый танк - около 7 кг по сложной поверхности). Так вот аккумулятор только чуть-чуть нагрелся. Так что полет нормальный, можно рекомендовать в серию!
Потом надо будет попробовать увеличить емкость, припаивая банки параллельно попарно (проверил - по длине помещаются в отсек отлично). 6000 Mah при весе около 200 грамм это уже сила!

[Deny]

Да,  надо пробовать!