R4NX пишет: Олег, почитайте в статье "QRP питание" в предпоследнем CQ-QRP.

Хочу поделиться с вами своим приобретением.
Пару месяцев назад, наш одноклубник Виталий RN3ANT поделился со мной информацией о существовании LiFePO4 - литий-железо-фосфатных банкок ёмкостью 10Ач(за что ему огромное спасибо!), которые в последствии было решено приобрести и собрать батарею с напряжением 14,6В с током отдачи 10С. В данном случае, это 100 Ампер.
Вес собранной батареи 10Ач получился 1,2кг.
Вес двух 5Ач Li-Po аккумуляторов составляет 842гр.

Заряжать LiFePO4 аккумуляторы можно от универсального("умного") зарядного устройства с возможностью балансировки банок, коих на рынке великое множество. Или с помощью специальной балансировочной платы BMS от любого источника постоянного тока. Плата BMS представляет собой зарядный контроллер с возможностью балансировки элементов.
Плата полностью автоматическая, не имеет органов управления и индикации. Она запаивается под термоусадку во время монтажа банок.
Заряд и разряд у представленной на фото платы происходит по силовым проводам. Положительный припаян к аноду батареи, а отрицательный к плате BMS. Балансировочные провода подключены непосредственно к плате.
При подключении к источнику питания начинается процесс заряда и балансировки банок. При достижении напряжения 3.85 +/- 0.05 В, на элемент заряд прекращается. Контролировать окончание заряда придётся по времени, по внешнему амперметру или по амперметру на ЗУ, если таковой имеется.
Во время разряда, при достижении напряжения 2.10 ± 0.05 В на элемент, срабатывает защита от переразряда и плата автоматически отключит батарею. В некоторых случаях это может быть очень удобно, так как не нужно контролировать напряжение питания, дабы не преразрядить батарею. Однако, при работе трансивера контролировать напряжение всё же придётся. Дело в том, что данный тип батарей имеет очень пологую характеристику на всём протяжении цикла разряда. А в самом конце разряда кривая очень резко падает вниз и плата BMS "неожиданно" отключает батарею. В результате чего, в самый неподходящий момент, можно остаться у выключенного трансивера, когда QSO еще не закончено.
Виталий RN3ANT сразу запаял плату BMS под термоусадку. Я же, имея такую же плату BMS, решил понаблюдать за элементами в процессе заряда, заряжая батарею через универсальное("умное") зарядное устройство. В случае необходимости, подпаять плату BMS не составит труда.

Цена.
Не дёшево. 20$ за одну банку "там".
У нас - 1400 руб или 38,75$ за банку по сегодняшнему курсу.
С учётом пересылки, стоимость батареи без платы BMC составила 147$ или 5311 руб.
В Москве этот же комплект из 4-х банок стоит 155$ или 5600 руб.
Заморачиваться из-за 8$ с пересылкой нет или нет - решает каждый для себя сам. Однако, хочу обратить ваше внимание на то, что All-Battery.com не отправляют посылки в Россию. На счёт РБ, Украины и стран СНГ - не могу сказать.

Давайте попробуем разобраться, что же мы получаем за эту цену.
Первое и самое главное: литий-железо-фосфатные аккумуляторы имеют химическую и термическую стабильность. Это значит, что они взрыво и пожаробезопасны;
- достаточно прочная внешняя оболочка оберегает внутренности от механических повреждений, случайное падение не выведет ее из строя;
- анод и катод банок имеют резьбу М6 и укомплектованы винтами с шайбой и гровером, что положительно скажется на надёжности соединения;
- устойчиво работают при отрицательных температурах до минус 20 градусов Цельсия;
- по сравнению с аналогичной Li-PO, данная батарея имеет ровно в полтора раза больше диапазон рабочих напряжений:
12,6В - 9В = 3,6В у Li-PO, и
14,6В - 9В = 5,6В у LiFePo4;
- практически постоянное напряжение батареи на всём протяжении цикла разряда;
- возможен заряд током до 3С = 30 Ампер (представленная плата BMS ограничивает ток заряда/разряда до 20-ти А);
- в случае применения платы BMS, возможность заряда от любого источника постоянного тока с током отдачи от 1А и выше, что в конечном счёте может быть очень удобно.

Недостатки:
- по сравнению с Li-Po батареей той же ёмкости, имеем несколько больший объём(из-за того, что элементы цилиндрические) и вес, точнее на 358 грамм;
- плотность энергии примерно на 14% ниже, чем у Li-PO батарей
- цена.

Фотографии RX3ALL и RN3ANT:

Фото собранной батареи в сравнении с FT-817ND и Li-PO батареей 5Ач




Фото батареи с платой BMS в сравнении с FT-857D






Фото двух батарей готовящихся к упакове в термоусадку с платой BMS




Сравнение со свинцовой 17Ач батареей






Ссылки:
Сайт американского дилера
Даташит банки
Сайт российкого дилера
Плата BMS

Резюмируя можно сказать, что в итоге мы получаем очень качественную, надёжную, неприхотливую вполне лёгкую и безопасную батарею ёмкостью 10Ач, с большим запасом удовлетворяющую наши скромные потребности, в том числе, для работы на 100 Вт.

Из личного опыта: с батареей такой ёмкости на 100 ватт в режиме CQ можно уверенно работать два часа. На пять ватт замеры еще не проводил, исследования ждут своего часа.

Если я что-то упустил, то Виталий RN3ANT добавит.

Любопытный материальчик нашел о литий-железофосфатных (LiFePO₄) аккумуляторах:
Тест на выживание LiFePo4 аккумуляторов размера 18650.
Может быть, кто-нибудь у нас его прокомментирует? ))
Там не только этот текст любопытен, там почти весь сайт оказался для меня довольно интересен. Рекомендую.

RX3ALL пишет: В общем-то, к рассказанному Владом добавить особенно и нечего. Разве что ещё раз повторить уже сказанное Владом.

Получается вполне себе неплохая батарейка, не самой маленькой ёмкости, относительно лёгкая — две штуки суммарной ёмкостью почти 20 А*ч весят всего ~2.6 кг против 6.6 кг 17-амперной свинцовой дуры (как на картинке выше), притом, заметно меньшего общего объёма, с хорошими, более чем достаточными для наших потребностей, зарядно-разрядными характеристиками.

Это габаритнее и тяжелее, чем литий-полимерная аналогичной ёмкости, но, в отличие от неё:
– пожаро- и взрывобезопасная;
– работающая при отрицательных температурах;
– имеет длительный срок службы — около 2000 циклов заряд/разряд при стандартных условиях эксплуатации (хотя, куда столько циклов в наших условиях применения, на многие годы хватит))

То есть, LiFePO₄ батарейка гораздо более безопасна, надёжна и неприхотлива, особенно, если собрана с платой балансировки и защиты (BMS). В этом случае её можно заряжать не только от специального зарядного устройства, как в случае с литий-полимерными, но от практически любого источника подходящего напряжения — автомобильный аккумулятор, зарядка автомобильного аккумулятора, БП «взрослого» трансивера, лабораторный источник питания и т.д. BMS сбалансирует банки, не допустит перезаряда (точно так же и переразряда), а если зарядный ток окажется опасно большим — отключит банки от источника. Притом, скорость зарядки будет зависеть только от возможностей источника. Например, автомобильный аккумулятор или БП трансивера зарядят её всего за полчаса или чуть дольше.

Конечно, когда вы дома готовитесь к выезду, это не так и важно, времени, скорее всего, будет достаточно. А вот, например, в автономном велопоходе, когда возможности долго сидеть у волшебной розетки или чьего-нибудь автомобиля, скажем, на заправке, в кафе, в кемпинге, может и не быть, способность зарядить свои батарейки быстро — окажется весьма кстати.

Для случаев, когда есть доступ к волшебной розетке, я купил себе специализированное зарядное устройство для 4S литий-железофосфатных батарей, заряжающее их в два этапа — сначала основная зарядка постоянным током, затем дозарядка постоянным напряжением. Без каких бы то ни было дополнительных балансировочных разъёмов, проводов и пр.



Кстати, непринципиальная неточность в рассказе Влада:
RX3ALL пишет: 14.6 вольта у железофосфатного акумулятора — только сразу после полной зарядки и без нагрузки. И без нагрузки же напряжение довольно быстро снижается до 14, а то и до 13.5 вольт. Номинальное же, рабочее напряжение — 12.8 вольт, которое держится почти всё время работы, и только перед самым окончательным разрядом довольно быстро падает до ~8 вольт. Впрочем, об этом Влад уже рассказал.

Вот это «неудобство»:
RX3ALL пишет: я для себя решил просто:



Этот простой в использовании, как дерево, электросчётчик позволяет контролировать текущие и пиковые напряжение и ток, израсходованную или накопленную ёмкость (или мощность), весит, как пачка сигарет, а уж места и вообще занимает пренебрежительно мало, даже в багаже велосипедиста. Единственно, несколько напрягает его неотключаемая подсветка дисплея, которая, если дерево не отключать во время простоя, очень неслабо может отожрать ёмкости от аккумулятора (не помню точно, что-то около 40 mA = 4% ёмкости за всего 10 часов отсвечивания впустую). Видимо, стоит запихнуть в дерево крошечный выключатель подсветки. Сама же схема потребляет сущую ерунду, какие-то микроамперы.

Несколько штришков о сборке батарейки.
Оказалось неожиданностью, что прежде чем собирать банки в батарею, следовало предварительно зарядить каждую из них по отдельности до одинакового напряжения в 3.6 вольта. У меня и источника-то такого не нашлось, хорошо, что мой друг мне помог с таким источником. Заряженные банки заправил в термоусадку (хороший попался размерчик, как будто специально под 4 банки 38120, вошло плотно, даже слегка внатяжку) вдоль банок, после чего соединил банки между собой, подключил BMS и выводы для нагрузки/зарядки (см. картинки выше) и проверил почти собранные батареи. Прикрыв BMS кусочком картона, заправил всё это в такие же куски (ширина 4 банок 4х38=152 мм + запас на последующую усадку по ~1 см с каждого края — общая длина 170 мм) термоусадки, но уже поперёк банок и осадил термоусадку при помощи обычного технического фена. Как можно увидеть на фото, получилось всё очень плотно и практически герметично. Даже слишком плотно — опасаюсь, что на болтах термоусадка может довольно скоро повредиться. В другой раз следует болты банок тоже прикрыть картоном. Довольно туго, но всё же можно его туда просунуть.
Всего делов около получаса на всё про всё, и на выходе две очень даже здоровские батарейки.

Как видно на некоторых фото, для всевозможных соединений используются специальные силовые разъёмы Anderson Powerpole, очень удобные, легко устанавливаемые на провода, надёжные, легко размыкаемые и не допускающие ошибок переполюсовки, позволяющие соединять устройства и соединители в любой комбинации.
Для этих батареек я приготовил еще несколько соединителей:
– 20-сантиметровый проводок со штеккером питания для моего Elecraft K2 с одной стороны, и 15-амперным Anderson Powerpole с другой;
– 50- и 100-сантиметровые удлинители с 30-амперными Anderson Powerpole из соответствующего провода 14 AWG. Любой из них может послужить в поле и своеобразной линейкой, ибо 500 и 1000 мм от края до края разъёмов;
– штеккер для автомобильного прикуривателя с таким же гнездом Anderson Powerpole.
Если кто уже заметил на фото зарядного устройства, его низковольтный шнур с зажимами крокодил тоже разделил разъёмом Anderson Powerpole — теперь и батарейку к зарядному устройству подключить без колхоза за секунду, и отрезок с крокодилами можно использовать для подключения хоть зарядного устройства, хоть батареи, хоть штеккера прикуривателя к случайным источникам и потребителям.



Вот, пока что собственно и всё, что можно сказать об этих батарейках.

RN3ANT пишет:
По большому счёту, тут две непринципиальные неточности, которые следовало бы уточнить.
Для примера, в качестве исходной точки я взял напряжение АКБ сразу же после зарядки. Если же мы начинаем использовать АКБ через некоторое время после зарядки, то в результате саморазряда картина будет уже несколько другая, которую достаточно точно обрисовал Виталий в отношении LiFePo4 батареи.

Я провёл небольшой эксперимент и выяснил следующее.
Для LiFePo4 батареи:
- сразу после заряда напряжение составляет 14,6В;
- по прошествии 8-ти часов после заряда 13,55В;
- падение напряжения под нагрузкой (FT-817):
RX - 13,46В
TX(10 сек.) - 13,20В
- по прошествии примерно 3-х недель после заряда напряжение составляет 13,35В.

Для LiPO батареи данные следующие:
- сразу после заряда 12,6В;
- по прошествии 8-ти часов 12,4В;
- падение напряжения под нагрузкой (FT-817):
RX - 12,38В
TX(10 сек.) - 12,30В
- по прошествии трёх недель после заряда напряжение составляет 11,4В.

Это первое уточнение.


Второе уточнение заключается в том, что конечное напряжение в обоих случаях было взято 9В - минимальное для LiPO батарей. Однако, минимально допустимое напряжение разряда для LiFePo4 батарей равно 2В на банку или 8В на батарею. При этом же напряжении плата BMS автоматически отключит батарею, дабы избежать ее повреждения.
Если учесть тот факт, что FT-817 еще работает при 8-8,1В и при этом напряжении отдаёт 4 Ватта в антенну, то теоретически, по сравнению с LiPO батареей, мы имеем в запасе целый вольт и соответственно, дополнительное время работы в эфире.

Практически же, по результатам проведённого эксперимента, диапазон рабочих напряжений по прошествии 8-часов после заряда будет выглядеть так:
12,4 - 9 = 3,4В для LiPo батареи;
13,55 - 9 = 4,55 для LiFePo4;
13,55 - 8(мин. допустимое V) = 5,55В для LiFePo4 батареи.

Таким образом, по сравнению с LiPo батареей, фактически, мы получаем ту же разницу в 2В и в полтора раза больший диапазон рабочих напряжений для представленной выше LiFePo4 батареи.

ИМХО, диапазон «рабочих» напряжений не так уж принципиален, тем более, что у LiFePO₄ батарейки что 9, что 8 вольт — это самый конец разряда, много в этом диапазоне напряжений, предположительно, не наработаешь.

Кроме того, если твой 817-й и работает ещё сносно при 8 вольтах, то мой Elecraft K2 — уже как бы и не работник. Хотя, KX-3, который я таки надеюсь заполучить к следующему лету, судя по отзывам, при 8 вольтах всё ещё в строю. А именно для него, в первую очередь, я эти батарейки и предназначаю.

Чтоб уж быть совсем корректным, стоит сравнивать не напряжения где-то в конце заряда, а отданную батарейкой ёмкость A*h, или даже не емкость, а мощность — W*h. Сложно оценить её на глазок, без инструментальных средств, но вот та фигня, которую я показал в своём предыдущем сообщении, вполне способна это сделать — она запросто показывает как запасённую, так и отданную батарейкой как ёмкость, так и мощность.

Если хочешь посравнивать и дальше, я тебе ту фигню запросто даду. Поиграть
Было бы интересно ещё посмотреть, сколько у железофосфатной батарейки этой самой мощности в запасе между этими пресловутыми 9-ю и 8-ю вольтами.
А мне так ещё интересней — между 12-ю и 8-ю — стоит ли на этот диапазон напряжений городить огород с повышающим DC-DC стабилизатором, или нет. Я трансивером в качестве нагрузки проверить это пока не могу, ибо, не попав на слёт, я его тут же опять разобрал, а тупо разряжать батарейку на резистор… у меня то и резистора 4.8.–6 Ом ватт на 20–25 готового нет, да и LiPO батарейки для сравнения — тоже нет

Хотя, DC-DC городить, скорее всего, придётся — для заряда аккумулятора от солнечной батареи. СБ... вернее, само солнце — такое непредсказуемое, что не угадать, что там эта СБ в итоге будет выдавать в разных местах в разное время при разной облачности. Какой-нибудь step-up DC-DC хоть отчасти разрешит эту неопределённость, если настроить его выходное напряжение на 14.6–14.7 вольт. Через него же, без перенастроек, в обратную сторону можно и трансивер запитывать, хоть бы и с частичной потерей на нём энергии, зато с напряжением питания 14.6 вольт, чтоб там аккумулятор о себе не воображал.

RN3ANT пишет:
Пару дней назад закончил эксперимент с батареей и электросчётчиком, любезно предоставленным Виталием RN3ANT. В качестве нагрузки использовался FT-817й подключённый к ноутбуку для реализации режима маяка и нагруженный на 50-ти Омный эквивалент. 15 секунд передача CQ CQ DE RX3ALL RX3ALL PSE K и 15 секунд приём. Далее цикл повторяется.
Батарея заряжена до 14-ти Вольт, эксперимент начат. Судя по счётчику, трансивер с включённой подсветкой дисплея потребляет 330мА на приём и до 1,7А (5 Ватт) на передачу.

После 6-ти часов работы трансивера в данном режиме, батарея потеряла ровно 1 Вольт и отдала менее половины своей ёмкости.




В итоге, данная батарея с FT-817м включенным в режиме маяка имитирующем работу на CQ, проработала 14 ч 30 мин. Когда напряжение достигло 8,2В трансивер отключился.
По данным электросчётчика, батарея отдала 11,174 Ач и 141 Ватт-часов.






В процессе последующего заряда батарея взяла 11,484 Ач и 149 Ватт-часов.

Таким образом мы видим, что представленная выше батарея обладает ёмкостью немного выше номинально заявленной и довольно большим запасом энергии, позволяющим длительное время обеспечивать необходимым напряжением далеко не самую экономичную аппаратуру.

RX3ALL пишет: График зависимости V от T не догадались снять? Хотябы каждый час. Очень интересно посмотреть.

Вчера вечером разряжал одну из своих батареек на нагрузку 7.6 Ом (50-ваттный проволочный резистор). Батарейки были собраны и заряжены перед самым слётом, считайте, более 50 дней, после чего были заброшены куда-то в дальний угол шкафа и забыты )
Перед разрядом напрряжение на батарее составляло 13.4 вольта. Начальный ток разряда составил 1.76 А и по мере разряда снизился до 1.22 А при напряжении, показываемом "счётчиком" ~9.25 в (это последнее, что я успел увидеть на дисплее отключившегося счётчика). Время разряда током 1.76...1.22 А составило немногим более 6 часов, емкость, отданная батареей, около 10.6 А*ч. Проверка напряжений побаночно удивила: 2.12, 2.23, 2.22 и 2.73 вольта. Одна из банок явно круче иных, могла бы отдать и больше энергии, но BMS отключает батарею при достижении хоть на одной банке 2 с мелочью вольт.

После отключения нагрузки BMS "сбрасывается" и подключив нагрузку опять, можно ещё немного поразряжать, притом, напряжение х.х. на батарее довольно быстро растёт ажжжжжжжж до 10.5 вольта. Хотя, толку с этих ажжжж вольт почти никакого. За несколько шагов такой разрядки батарея отдала ещё около 0.2 А*ч за сумарное время около 6 минут, а потом мне надоело -- BMS стала отключать батарейку уже буквально через десяток секунд.

В ближайшие вечера я эти батарейки ещё позаряжаю-поразряжаю, и попробую нарисовать графики V, I от t. Самому любопытно. Правда, что-то мне подсказывает, что как только нарпяжение на батарейке упало вольт до 10, на передачу её использовать уже не стоит — на полуслове может отключиться. На приём, вероятно, работать может ещё довольно долго.

На фото литиевый аккумулятор - B-Grade, что в переводе означает примерно "3-й сорт, но еще не брак" - такие дохнут быстро, годятся в основном для небольших токов, и выдерживают меньше рабочих циклов. И еще: если часто разряжать литиевый аккумулятор до напряжения меньше чем 3,3В на ячейку - быстро "сдохнет", даже если изначально был хороший. (может, у кого-то другие данные, но у меня с авиамоделями так получилось)

rm4hq пишет:
Нет, график напряжений не снимал, поскольку я физически не мог всё время находится с батареей.
Смотрите, после 6-ти часов работы трансивера в данном режиме, батарея потеряла ровно 1 Вольт: с 14-ти до 13-ти. Т.е изначально кривая напряжения очень пологая. Далее по моим наблюдениям после 12,5В напряжение начинает снижаться заметно быстрее. На конечном этапе разряда было бы интересно взглянуть как падает кривая. При наличии свободного времени повторю разряд с аналогичным режимом.

RN3ANT пишет:
При самом первом разряде на "умную" зарядку моя батарея показала следующие значения по банкам:
- 3,11 В
- 1,49 В
- 1,49 В
- 2,15 В
Поскольку универсальная зарядка во время разряда контролирует общее напряжение на батарее, то после снижения напряжения до 8-ми вольт разряд отключается.

После второго выше описанного разряда на FT-817-й, напряжения на банках имели следующие значения:
- 2,68 В
- 2,12 В
- 2,60 В
- 2,28 В
В данном случае, с увеличением количества циклов заряд/разряд наблюдается тенденция снижения разброса напряжений и их выравнивания по банкам. Скорее всего этой, как и любой батарее на начальной стадии эксплуатации, нужно некоторое количество тренировочных циклов заряд/разряд, чтобы в последующем она обладала заявленными характеристиками.