Ackar skadas i kyla

[peso]

Varför tröttnar den ena efter den andra av mina ackar. Dom som har fungerat så bra tidigare. Kan det vara kylan som knäcker dom.
Jag kör dom normalt ned till 11,4 V obelastat så dom har kvar mycket av laddningen efter flygning. Det märker jag också när jag laddar dom. Däremot vet jag inte vad lägsta spänning blir under flygning. Funderar på om inre resistansen i kyla blir så hög att man vid full belastning underskrider tillåten lägsta spänning för acken.
Jag har hittills tyckt att det har räckt att ha koll på motortiden, men man kanske även måste ha koll på spänningen under flygning om man belastar hårt i kyla.
Är det någon som känner igen det här?
/PO

[Michael]

Det är tydligen så att Li-jon, LiPo och LiFePo kan skadas av att laddas och urladdas vid låga temperaturer genom en process som kalla "lithium plating", dvs att metalliskt litium fälls ut på batterianoden vilket permanent minskar batteriets kapacitet.

På Gens-ACE hemsida står det:
"However, if the battery is charged and discharged in a low-temperature environment for a long time, metal lithium will be separated out on the surface of the “battery anode”. This process is irreversible and permanently damage to the battery capacity."
Ref: gensace.de

Det finns också flera vetenskapliga publikationer som i detalj beskriver fenomenet, bl.a. denna:
Mathias Petzl, Michael Kasper, Michael A. Danzer,
Lithium plating in a commercial lithium-ion battery – A low-temperature aging study,
Journal of Power Sources, Vol. 275 (2015), pp. 799-807.

Slutsatsen kan sägas vara att man inte skall ladda batterier som är kraftigt nedkylda och även se till att de inte är starkt nedkylda då de används.

För egen del har jag en liten kylväska med mig ut i fält som istället för kylklampar har ett antal "kemiska" handvärmare som kan aktiveras vartefter. På så sätt kan jag hålla mina drönarbatterier (som tyvärr är ohemult dyra) vid ungefär 15-25 grader vid laddning och ända fram till att de ska användas vid flygning

.

[Michael]

Jag publicerade i ett Facebookinlägg härförleden nedanstående bild som är hämtad från ett LiPo-datablad från tillverkaren Sanyo. Bilden visar hur spänningen varierar efterhand som urladdningen fortgår. Som synes så minskar den uttagbara kapaciteten snabbt vid batteritemperaturer under 0 grader samtidigt som polspänningen minskar avsevärt jämfört med den som observeras vid rumstemperatur. Detta beror på att batteriets inre resistans ökar vid låga temperaturer. Graferna är från mätningar där batteriet laddas ur med 1C.



Jag kanske ska tillägga att grafen inte visar "lithium plating" som beskrivits ovan och som kan uppkomma då ett batteri laddas (och kanske även urladdas) många gånger vid låga temperaturer, utan istället vad som händer vid en enstaka urladdning som inte skadar batteriet märkbart.

För den som undrar varför det finns en "dip" i graferna vid ca. 200 mAh uttagen laddning då batteriet är kraftigt nedkylt så beror det på att den inre resistansen är så hög att strömuttaget ger en märkbar självuppvärmning (I^2*Ri) med påföljd att den inre resistansen minskar lite, varvid polspänningen stiger något.

[peso]

Hej Michael
Vill du kolla länken Bifogad fil 72391 för jag kan inte öppna den.
/PO

[pgrts]

Det är dessutom en stor skillnad på hur batterier beter sig i kyla.
Jag hade gamla "standard" som tappade effekt snabbt i kyla - sedan funkade de bra igen på sommaren.
Men nya batterier med höga C-tal märkte jag inte så stor skillnad - men man ska alltid ha batterierna i innerfickan eller isolerade med lite värme tills man ska flyga om det är kallt.
Nu är det sällan så många minus i Skåne så det är troligen skillnad om man har tvåsiffriga minus.

[Fredrik_W]

Så här håller jag ackarna varma på vintern. En låda gjord av 3cm tjock frigolit med några små 5w halogenlampor i botten. En träskiva med utsågade hål som släpper igenom värmen blir botten som ackarna ligger på. (Lådans sida har skurits bort för service och fotografering.) Locket är också av 3cm friggo.

10w och -3 grader ute = 20 grader varmt inne i lådan.





// Fredrik W

[McRegor]

Vi har ju en stuga på fältet som vi värmer upp med en gasolkamin när vi är där men det blir ju inte direkt nån bastuvärme. Häromdagen var det -13 ute när vi flög och jag hade inga problem med mina 30C-ackar - och inte kompisarna heller. Visst - oftast laddar vi inomhus men i den del av klubbhuset där vi laddar är det nog i bästa fall strax över noll-strecket. Så gissar att de som har problem antagligen har relativt välanvända ackar och förvarar dom rejält kallt före användningen och laddningen.
Så - ackarna i fickan innan användning brukar fungera bra om man inte har nåt tempererat utrymme att hålla till i.
Roger

[IngemarTh]

Som sagt är det den högre inre resistansen i kyla som gör att man riskerar att förstöra sina lipo som jag tror genom kraftig lokal uppvärmning i cellen. Jag har spänningsövervakning via telemetri med varning satt så det varnar då spänningen sjunkit så man behöver landa. När det är kalla ackar går denna varning igång med en nyladdad ack om man ger fullgas vid start, men smyger man upp istället och flyger på halvgas ungefär, så kan man efter någon minut ge fullgas och sedan flyga som vanligt utan varningar eftersom acken har värmt upp sig själv. Det är nu tredje vintern jag flugit med dessa 60C ackar som jag kör på max 20C. Men jag har också nu en ”lipo heater”; det finns ju ett antal olika på marknaden eller som sagt man kan bygga en själv.

/ Ingemar

[Michael]

Hej Michael
Vill du kolla länken Bifogad fil 72391 för jag kan inte öppna den.
/PO

Jag har provat att ladda upp den igen i post nr 3. Ser du den nu?

[peso]

De ackar som skadats i kyla för mig har alla varit gamla men fullt användbara vid normala temperaturer. Toppbelastningen har varit 20C och medel 5C.
Uppvärmningen har varit låg. Därför har jag trott att allt varit OK. Speciellt som ackarna har haft nästan 50% kvar efter flygning.
Men det verkar finnas en annan mekanism som kan döda speciellt äldre ackar när det är kallt. Så det är nog dags att skaffa någon form av uppvärmning.
/PO

[peso]

Jag har provat att ladda upp den igen i post nr 3. Ser du den nu?

Tack jag ser den.
PO

[Axbri]

Jag har själv byggt ihop en egen värmeväska för höst/vinterflygning. Gjorde det lite overkill kanske Jag använde en värmeplatta ifrån en gammal 3D printer, placerad i en isolerad kylväska. Den styrs sedan av en Arduino som övervakar temperaturen med en sensor. Regleringen är simpel, om temperaturen är under 35 grader värmer den med full effekt, annars är den helt av. Jag har dessutom programmerat in en gärns så den stängs av om batterispänningen blir för låg, samt en säkerthets-funktion som gör att den stänger av permanent om den sulle vara igång i mer än 1 minut, ifall sensorn slutar funka eller något.

Denna väskan funkar riktigt bra för mig. Håller värmen i 4-5 timmar utan problem när jag använder ett 4S batteri på 6000mAh. När jag förvärmer mina batterier får jag i princip samma flygtider som på sommaren. När jag väl är i luften håller mina batterier värmen ganska bra av belastningen. Men det bror så klart på vad man har för batterier och flygplan. När jag har flugit i runt 0 grader utan att värma batterierna innan så har jag bara fått ut drygt halva flygtiden jämfört med på sommaren. Förvärmning gör stor skillnad!

Att bara gå efter flygtid är nog ingen bra idé på vintern. Flygtiden kan variera väldigt mycket. Jag använder telemetri med spänningsmätning, men om man inte har det är det nog säkrast att göra korta flygningar.

Jag känner också till sedan tidigare att Lithium-batterier tar skada om de laddas vid temperaturer under 0 grader. Men urladdning vid minusgrader trodde inte jag var något problem. Förutom att man inte får ut lika mycket kapacitet så klart.

[peso]

Hej Axbri
Kul lösning du har åstadkommit. Visar att du har tagit det här med köldkänslighet på allvar.
/PO

[McRegor]

Jag och mina kompisar tillhör ju gruppen som av åldersskäl har möjlighet att flyga varje flygbar dag och året runt och det gör vi också. Men måste säga att frånsett rådet att inte i onödan kyla ner ackarna alltför mycket så har ingen av oss sett nåt behov av speciella "uppvärmnings-burkar" vintertid. Däremot strävar vi alltid efter att dimensionera ackarna så att vi försöker dra ur max 50 % av ackens kapacitet vid våra flygningar. Och mestadels laddar vi inomhus men värmen på laddplatsen är inte speciellt hög men dock några grader högre än utomhus. Det är absolut inte fel att hålla sina ackar vettigt tempererade men har man bra ackar så har vi inte sett att dom är så oerhört temperaturkänsliga. Men gamla väl använda ackar som kanske trots allt fungerar när det är varmare ute kan säkert vara mycket känsligare när det blir lite svalare. Men vi flyger mycket och inte bara sporadiskt så vi har rätt bra koll på våra ackar och använder dom inte till "sista sucken". Bara våra erfarenheter inom detta ämne...
Roger