Správna starostlivosť o akumulátory a ich používanie patrí v airsoftu medzi veľmi podceňovanú vec. Preto je dôležité pochopiť základné pojmy a princípy, ktoré ovplyvňujú ich životnosť a výkon.
Základné pojmy
- Menovité napätie: Je napätie jedného článku.
- Menovitá kapacita: Je množstvo elektrického náboja v Ah deklarované výrobcom, ktoré môže samostatný článok dodať pri 5 hod.
- Referenčný skúšobný prúd: Je obvyklé uvádzať vybíjacie a nabíjacie prúdy ako násobky menovitej kapacity C (Ah).
- Skutočné napätie: Skutočné napätie akumulátorového článku je závislé na mnohých vplyvoch (predovšetkým od stavu nabitia článku a teplote okolia) a v priebehu nabíjania i vybíjania sa mení.
- Vnútorná impedancia článku: Do značnej miery určuje jeho výkon a prevádzkovú životnosť.
- Samovybíjanie: Je vlastnosť akumulátora, v ktorej dôsledku dochádza pri skladovaní k postupnému znižovaniu náboja, ktorý je akumulátor pri následnom vybíjaní schopný dodať do záťaže.
Vplyv teploty na nabíjanie
Z obrázku sú veľmi dobre viditeľné zmeny tvaru nabíjacie krivky s rastúcou okolitou teplotou. Zvlášť si treba všimnúť, že pri vysokých teplotách (asi 45 ° C a vyšších) je prudký nárast napätia pred koncom nabíjania už zanedbateľný. Optimálneho nabitia dosiahneme v teplotnom rozsahu 10 ° C až 30 ° C. Pri okolitých teplotách pod 0 ° C totiž v článku nemôže dôjsť k potrebným chemickým reakciám pohlcujúcim voľné plyny, ktorých tlak vo vnútri článku postupne rastie, čo aktivuje bezpečnostný ventil.
Vnútorná impedancia
Na obrázku porovnávame priebeh napätia a zodpovedajúce aktívne dobu akumulátora s nízkou, strednou a vysokou impedanciou pri pripojení na digitálne záťahoch. Pokiaľ po odpojení záťaže akumulátor zmeriate voltmetrom, napätie na kontaktoch sa bežne "spamätá" a voltmeter zobrazí normálnu hodnotu. K tomuto javu dochádza hlavne u akumulátorov na báze niklu.
Pamäťový efekt
Pamäťový efekt je termín, ktorým je zvyčajne nesprávne nazývaná vlastnosť akumulátorov. Podľa tejto vlastnosti by pri neúplnom vybití akumulátora mal mať tento akumulátor v ďalšom nabíjacom a vybíjacím cyklu menšiu kapacitu, čomu by malo ísť zamedziť dovybitím akumulátora pred začatím nabíjacieho cyklu. V bežnej prevádzke akumulátorov sa tzv. "Pamäťový efekt" prakticky nevyskytuje.
Samovybíjanie
Rýchlosť úbytku náboja (znižovanie kapacity) je značne závislá na teplote okolia pri skladovaní. Podľa niektorých údajov dochádza za prvých 24 hod. Pretože pri samovybíjanie NiCd akumulátorov dochádza ku kryštalizácii elektrolytu v jednotlivých článkoch a utvorené kryštáliky sú vďaka relatívne pomalému priebehu samovybíjania pomerne veľké, pri následnom nabíjaní sa nedokážu úplne rozpustiť a akumulátor tak má po niekoľko nabíjacích a vybíjacích cyklov menšiu kapacitu. V krajnom prípade pri náraste extrémne veľkých kryštálov hrozí aj mechanické prerazenie separátora a následný skrat medzi elektródami.
Prečítajte si tiež: Airsoftové zbrane: Porovnanie kvality
Životnosť akumulátorov
Skutočná životnosť akumulátorov značne závisí na podmienkach, za ktorých sú prevádzkované (teplota okolia, nabíjacie a vybíjacie prúdy atď.). Výrobcovia uvádzajú, že životnosť štandardného akumulátora prevádzkovaného za vhodných podmienok by mala byť väčšia ako 500 cyklov u NiMH a asi 1000 cyklov u NiCd.
Tipy pre nabíjanie
- Pred nabíjaním akumulátora je dôležité, aby sa jeho teplota stabilizovala na izbovú teplotu.
- Nabíjanie akumulátorov s teplotou pod 15 ° C a nad 30 ° C sa prejaví v ďalšom cykle poklesom kapacity.
- Stabilizácia teploty z 0 ° C na 15 ° C v izbovej teplote trvá približne 2 hodiny.
- Nutné si uvedomiť, že je potrebné stabilizovať teplotu vo vnútri akumulátora, nielen na povrchu.
- Nabíjanie akumulátora s teplotou pod bodom mrazu spôsobí únik vodíka cez bezpečnostný ventil akumulátora a do akumulátora prenikne vzdušný kyslík, a to spôsobí veľké samovybíjanie akumulátora.
- Nové akumulátory alebo akumulátory po dlhodobom skladovaní dosahujú plnú kapacitu až po vykonaní niekoľkých nabitia a vybitia.
- Akumulátory nesmú byť pri nabíjaní nikdy za žiadnych okolností prepólovaniu.
- Akumulátory by nemali byť nikdy a za žiadnych okolností pri vybíjaní úplne vybité, pretože taký stav môže viesť až k ich zničeniu.
- Ak máte niekoľko akumulátorov v jednej sade, dodržujte konečné vybíjacie napätie 1V na článok.
Nabíjacie režimy
Pre nabíjanie akumulátorov pripadá do úvahy niekoľko nabíjacích režimov umožňujúcich rozlične rýchle nabitie akumulátorov v časovom rozmedzí desiatok hodín až niekoľkých málo desiatok minút. Maximálnej dovolenej nabíjacie prúdy, ktoré limitujú dosiahnuteľnú rýchlosť nabíjania, sú vždy uvedené výrobcom pre konkrétny typ akumulátora (obvykle max. 1It). V krajných prípadoch sa za zvláštnych podmienok dovoľuje aj použitie vyšších nabíjacích prúdou (max. 4It) pre ultrarýchle nabíjanie (nabíjacia doba asi 15 minút) za cenu zníženia životnosti akumulátorov.
- Nepretržité nabíjania: Bez toho, aby záležalo na aktuálnom stave nabitia akumulátorov, možno ich podrobiť nepretržitému nabíjanie.
- Štandardné nabíjanie: Rozumieme ním 16 hodinové nabíjanie, pre ktoré je odporúčaný nabíjací prúd 0,1 It.
- Rýchle nabíjanie: Ak výrobca pripúšťa možnosť nabíjať konkrétny typ akumulátorov v režime rýchleho nabíjania, je možné také akumulátory nabíjať prúdom 0,2 It počas 7 h až 8 ha alebo prúdom 0,3It po dobu 4 h až 5 h.
- Veľmi rýchle nabíjanie: V tomto režime môžeme akumulátory nabiť už za 1 až 2 hodiny. Takéto nabíjanie však môžeme aplikovať len na akumulátory, u ktorých to výrobca pripúšťa a len za ním stanovených podmienok.
- Udržiavacie nabíjanie: Po skončení štandardného, rýchleho alebo veľmi rýchleho nabíjania nemusí byť akumulátor odpojený od nabíjacích obvodov, ale môže prejsť do udržiavacieho režimu nabíjania. Takýto postup je vhodný a je výrobcami odporúčaný. V udržiavacom režime je akumulátor nepretržite nabíjaný prúdom 1/40 It až 1/20 It.
Ukončenie nabíjania
Najdôležitejšie pri nabíjaní akumulátorov je ich včasné odpojenie od nabíjacích obvodov resp. skorý prechod do režimu udržiavacieho nabíjania.
- Časové ukončenie: Ukončenie nabíjania spočíva v ukončenie nabíjania a alebo prechodu do režimu udržiavacieho nabíjania po uplynutí vopred stanoveného časového limitu. Táto metóda je samostatne použiteľná len pri nabíjaní akumulátorov menšími prúdy než 0,2It.
- Napäťové ukončenie: Ukončenie nabíjania je založené na sledovanie napätia akumulátora v priebehu nabíjania a ukončenie nabíjania alebo prechodu do režimu udržiavacieho nabíjania podľa niektorej z vhodných metód (absolútna napätia, záporná zmena napätia atď.).
- Teplotný ukončenie: Tieto metódy sú založené na snímanie teploty akumulátora v priebehu nabíjania (po nabití akumulátora na celú kapacitu sa premieňa dodávaný prúd na teplo) a následnom vyhodnocovanie nameraných hodnôt. To je v praxi veľmi ťažké, pretože to predstavuje nutnosť veľmi kvalitného snímanie teploty nabíjaných akumulátorov.
- Prúdové ukončenie: Použitie metódy prúdového ukončení nabíjame akumulátory konštantným prúdom až do doby, keď napätie na akumulátore dosiahne vopred zvolenej hodnoty. Potom prejdeme na nabíjanie konštantným napätím, sledujeme priebeh prúdu akumulátorom a zaznamenávame jeho minimálnu hodnotu.
NiMH vs. LiPo akumulátory
- Jedným z najväčších obmedzení NiMH je väčší vnútorný odpor a tým aj menšie použiteľné prúdy a dlhšej doby nabíjania.
- Asi najvýznamnejšie rozdiel je v skladovaní NiMH v nabitom stave, najlepšie na hodnote 60% kapacity.
- NiMH trpia oveľa väčším samovybíjaním, preto poškodenie nadmerným vybitím a alebo dokonca prepólovaním je niekoľkonásobne vyššia.
LiPo batérie - špecifikácie a nabíjanie
Charakteristika: Kapacita článkov je udávaná v ampér hodinách (Ah), alebo miliampér hodinách (mAh). 1000 mAh batéria má rovnakú kapacitu ako 1 Ah batéria. Táto kapacita znamená že obidve budú dodávať prúd veľkosti 1 ampér po dobu 1 hodiny. Označenie ‘C‘ sa vzťahuje sa na schopnosť dodať maximálny okamžitý prúd ako násobok kapacity batérie. Napríklad: 1 Ah 20C batéria je schopná dodať 20 A plynule, bez poškodenia. 4Ah 25C batéria je schopná dodať 100A plynule, bez poškodenia atď.. Airsoftové elektriky majú bežný odber v rozmedzí cca 10A-25A podľa napätia batérie a sily použitého upgrade.
Napätie LiPo článkov sa pohybuje od cca. 2,7V (vybitý) až po 4,23V (plne nabitý). V airsofte sa používajú zapojené v sérii buď dva alebo tri články spolu tvoriace jednu batériu. Preto na nich vidíte označenie 2S alebo 3S s označením nominálneho napätie 7,4V alebo 11,1V. 2S batérie su vhodné pre AEGčka v základe alebo s miernym upgrade. Vysokovýkonné AEG potrebujú 3Skové LiPo batérie. Použitím 3Sky v AEG s nízkym výkonom vám stúpne kadencia streľby do vysokých hodnôt čo môže časom spôsobiť nadmerné opotrebenie zbrane a problémy s podávaním BB.
Prečítajte si tiež: Airsoft Pištoľ pre Hry a Hobby
Nabíjanie LiPo batérií
LiPo batérie musia byť nabíjané opatrne. Základný postup je nabíjanie konštantným prúdom až pokiaľ každý článok nedosiahne 4.2V. Nabíjačka potom musí postupne znižovať nabíjací prúd ale stále drží články na napätí 4.2V, kým nabíjací prúd neklesne na 10% pôvodného nabíjacieho prúdu, pri tomto bode je batéria považovaná za 100% nabitú.
Je dôležité si uvedomiť, že LiPo batérie vyžadujú špeciálne nabíjačky s balancérom. S inými nabíjačkami, než sú určené, sa stávajú LiPo batérie nestabilné a nebezpečné, hrozí poškodenie článkov, prípadne sa chemikálie v článkoch stávajú nebezpečnými. Väčšina výrobcov uvádza, maximálne a minimálne napätie v rozmedzí 4.23V a 3.0V na článok. V prípade prekročenia ľubovoľného článku mimo tieto limity sa môže znížiť schopnosť článku poskytovať plný menovitý prúd a môže byť nanávratne poškodený.
Zrovnávanie článkov (pomocou balancéra) jednoducho znamená, že nabíjačka monitoruje napätie jednotlivých článkov v sérii v batérií a mení nabíjanie článkov tak, aby boli všetky články na rovnakom napätí.
Nabíjanie by nemalo byť prerušené hneď pri dosiahnutí napätia 4.2V na článok, pretože kapacita dosiahla v tomto bode len 70% z plnej kapacity, nabíjanie so zníženým prúdom je nutné k udržaniu napätia článku veľmi blízkemu 4.2V a musí pokračovať kým nabíjací prúd neklesne na 10% pôvodného nabíjacieho prúdu.
Pred nabitím a použitím vždy vykonajte vizuálnu kontrolu batérie. Kontrolujte poškodené vodiče, konektory, zlomené / prasknuté zmršťovacie bužírky, deformácie alebo iné nezrovnalosti. V prípade poškodenia obalu batérie alebo káblov, alebo ak je napätie výrazne nižšie ako je uvedené vyššie, nepokúšajte sa nabíjať alebo používať batériu. Nikdy nenabíjajte batérie bez dozoru a vždy nabíjajte v bezpečnej izolovanej oblasti, ďaleko od horľavých materiálov. Ideálne je na to použiť predávané bezpečnostné vrecká ktoré zvládnu prípadný problém. Vždy nechajte batériu vychladnúť na okolitú teplotu pred nabíjaním.
Prečítajte si tiež: Airsoft AR-15: Predlžovacie Hlavne
Predĺženie životnosti LiPo batérií
- Počas prevádzky neznášajú príliš nízku a ani príliš vysokú teplotu. Najradšej to majú tak akurát - medzi 20 a 25 stupňov Celzia.
- Nízka teplota, pod +10 stupňov zväčšuje ich vnútorný odpor Ri, znižuje kapacitu a môže spôsobovať ich neskoršie "nafukovanie", vysoká teplota, už nad 40 stupňov výrazne skracuje ich životnosť.
- Každý stupeň nad 30°C tu zanechá svoje neblahé dedičstvo.
- Počas prevádzky aj počas skladovania neznášajú príliš nízke napätie.
- Počas prevádzky (pri odbere prúdu) pod 3,2 Voltu na článok (hraničná hodnota je 3,0 V/čl.) a počas skladovania by to nemalo byť menej ako 3,8 Voltu na článok.
- V akejkoľvek situácii neznášajú napätie vyššie ako 4,2 Voltu na článok, ktorého prekročenie (o niekoľko desatín Voltu) môže mať za následok neriadené dymové a pyrotechnické efekty.
- Sú citlivé na vybíjanie vyššími prúdmi, ako je vyznačené hodnotou "Céčok". Tak pozor na výber vhodných parametrov kupovanej batérie.
- Sú citlivé na nabíjanie vyššími prúdmi ako predpisuje výrobca. Väčšinou je to 1 C, niekedy viac.
- Životnosť im skracuje aj nabíjanie vyššími prúdmi a pritom nemáme na mysli prúdy prekračujúce dovolený limit.
- Ak sa neponáhľate, nabíjajte pomaly.
- Nepriaznivo na ne pôsobí dlhodobé skladovanie (odporúčam považovať za dlhodobé skladovanie aj dobu dlhšiu viac ako pár dní) v plne nabitom stave (4,2 V/čl).
- Nepriaznivo na ne pôsobí dlhodobé skladovanie pri nevhodných teplotách, najmä vyšších.
Špecifiká airsoftového použitia
Aby ste predišli dôsledkom svojich chýb, odporúčam aj na prevádzkovanie batérie v zbrani, pokiaľ sa vám tam vojde, použiť špeciálny ochranný sáčok ktorý eliminuje poškodenie pri vznietení batérie. Ďalším odporúčaným doplnkom k LiPo batériám je inštalácia MOSFETu do vašej zbrane. Jedná sa o elektronický spínač ktorý zoženiete bežne v AS obchodoch. Priam nutnou vychytávkou je použitie LiPo alarmu, checkera či ich kombinácie. Tieto malé a vcelku lacné zariadenia sa pripájajú na servisný konektor batérie a sledujú napätie jednotlivých článkov.
Výhody LiPo batérií
- Pomer hmotnosť/rozmer/kapacita - čo je dôležité aj v airsofte. Umožňujú pohodlne zabudovať do zbrane aj výkonom veľké batérie bez nutnosti externých riešení.
- Minimálne samovybíjanie - samovybíjanie je u najnovších článkov menšie ako 1% za mesiac.
Príklady nabíjačiek a akumulátorov
| Produkt | Popis |
|---|---|
| Kompaktná USB nabíjačka Fenix ARE-X1 | Na jeden kus 18650 či 26650 li-ion akumulátora. Pri vložení nabitého akumulátora funguje aj ako záložný zdroj (power bank) pre nabíjanie USB zariadení. |
| Carson Akumulátor Li-Ion 500mAh/3,7V JST | Li-Ion akumulátor pre RC modely. |
| Carson Nabíjačka Expert Charger LiPo 2,2A | Užívateľsky prívetivá rýchlonabíjačka s plug-in balancérom XHP. |
| SkyRC E430 | Univerzálna nabíjačka určená pre LiPO 2-4 S balíky. |
| Spektrum LiPol batéria 3S 11,1 V 300mAh 30C s konektorom JST | LiPol batéria s rozmermi 42x19x18mm, hmotnosť 25g. Max. vybíjanie 9A. |
| KAVAN Li-Po 40/80C 61,1Wh 18.5 V 3300 mAh | Lítiumpolymérové akumulátory so zvýšenou zaťažiteľnosťou. |
| Traxxas LiPo baterie 7.4V 750mAh 20C | LiPol akumulátor Traxxas 2 články 7.4 V 750 mAh, pre RC modely aut Traxxas TRX-4M. |
| Rýchly digitálny nabíjač TITAN | S displejom určený pre nabíjanie 2-4 článkových Li-Ion / Li-Po akumulátorov. Nabíjačka funguje aj bez napájania ako tester. |
Záleží na uvážení každého z nás ako sa o akumulátory budeme starať. Kto si s uvedenými pravidlami nebude lámať hlavu, časom zaznamená pokles výkonu akumulátora a bude musieť zaobstarať iný.