Наша первая сборка FPV дрона подошла к этапу подключения аккумулятора. Источником энергии для беспилотников чаще всего являются батареи LiPo (литий-полимерные). Такие аккумуляторы, имеют лучшее соотношение мощности к весу, что делает их идеальным выбором для FPV дронов. При неправильном хранении и работе они могут представлять угрозу безопасности жизни и пожарную опасность.
Как правильно выбрать LiPo аккумулятор? Узнаем методы их безопасной зарядки, хранения и использования.
При выборе LiPo аккумуляторов требуется обращать внимания на известные бренды, чтобы обеспечить максимальную производительность батареи. Для нашего 7ми дюймового FPV дрона подойдут 4S или 6S сборки. Сегодня мы рассмотрим аккумулятор Tattu R-Line 1200 V5.0
По заявлению разработчика в нём используется технология AI Boehmite (Boehmite - оксигидроксид алюминия) позволяющая увеличить время полета беспилотника за счет высокой мощности, снижает риски в случае аварии, имеет низкое тепловыделение и вес.
Чтобы выбрать подходящую батарею LiPo, важно научиться правильно интерпретировать ее характеристики.
Напряжение аккумулятора
Батареи LiPo состоят из отдельных элементов, каждый с номинальным напряжением 3,7 В. Напряжение всей сборки указано на этикетке батареи.
Аккумулятор LiPo предназначен для безопасной работы в определенном диапазоне напряжения, обычно от 3,0 В до 4,2 В.
Перезарядка батареи LiPo выше 4,2 В опасна и может привести к пожару. Разрядка ниже 3 В может привести к необратимому снижению производительности или повреждению батареи. Это минимальное напряжение также называется напряжением отключения. Как правило, рекомендуется прекратить разрядку, когда батарея достигает 3,5 В на ячейку, чтобы продлить срок ее службы. Кроме того для заряда LiPo-аккумуляторов, состоящих из нескольких ячеек необходимо применять специальные зарядные устройства, обеспечивающие равномерный заряд ячеек.
Количество элементов
Аккумуляторные батареи LiPo состоят из несколько элементов. Обозначение "S" на батарее указывает на количество ячеек, которые она имеет. Например, батарея 6S имеет шесть элементов, батарея 4S имеет четыре и так далее.
Поскольку каждая ячейка имеет номинальное напряжение 3,7 В, батарея 4S имеет номинальное напряжение 4*3,7 В = 14,8 В, в то время как наша батарея 6S имеет номинальное напряжение 6*3,7 В = 22,2 В. Что мы и видим на этикетке батареи. Напряжение аккумулятора напрямую влияет на скорость двигателя, поэтому использование батареи с большим количеством ячеек может увеличить мощность вашего дрона, но добавление большего количества элементов также делает батарею тяжелее и дороже.
Ёмкость аккумулятора
Емкость LiPo аккумулятора измеряется в мАч (миллиампер-час). Этот параметр указывает на количество тока, которое вы можете потреблять непрерывно в течение часа. В нашей батарее - 1200 мАч (1,2 Ач). Нам потребуется один час чтобы полностью разрядиться потребляя непрерывно ток равный 1,2 А. Соответственно ток в 2.4 ампера разрядит батарею за полчаса.
Незабываем: 1000 мАч = 1Ач
Аккумуляторы большой емкости могут обеспечить более высокие токи разряда.
Максимальный разрядный ток (Токоотдача)
Токоотдача С - это показатель максимального тока, который можно безопасно извлекать из LiPo аккумулятора, не нанося никаких повреждений.
Не рекомендуется использовать больший ток, чем указано в показателе C, так как батарея может перегреться, увеличить внутреннее сопротивление, сократить срок службы или загореться.
Батареи с более высоким показателем C, как правило, тяжелее и больше даже при равной емкости.
Зная размеры наших моторов и пропеллеров которые мы установили, мы можем определить характеристики.
Например, с нашими моторами и пропеллерами токоотдача при 100% газа - 51.2 Ампера на мотор.
Общий максимальный ток для дрона с четырьмя двигателями составит 51,2 x 4 = 204,8 А при 100% газа. Если вы хотите перестраховаться, вы можете использовать это значение, чтобы найти аккумулятор с достаточно высоким показателем C. Мы же снизим его на 30-40% т.к., мы редко летаем на 100% газа более нескольких секунд. Получим значение 122,88 А.
Теперь рассчитаем теоретический безопасный максимальный разрядный ток нашего аккумулятора Tattu R-Line 1200 V5.0 с показателем 150С по формуле: Макс.ток разряда = С * Ёмкость/1000 = 150*1,2=180А
Аккумуляторная батарея вполне подходит для нашей сборки.
Так-же встречается обозначение двух значений С на аккумуляторе - это непрерывный ток и пиковый. Пиковое значение указывает на максимальный ток который может отдать батарея за короткий промежуток времени (около 10 секунд).
Внутреннее сопротивление
Все электрические компоненты имеют сопротивление, включая аккумуляторы. Сопротивление внутри батареи называется внутренним сопротивлением (IR), которое указывает на то, насколько батарея сопротивляется потоку тока. Внутреннее сопротивление может быть использовано для измерения производительности батареи LiPo. Низкий уровень IR означает, что батарея может более эффективно работать.
Для нашего аккумулятора Tattu R-Line 1200 V5.0 внутреннее сопротивление цепи должно быть ниже 10–15 мОм. Со временем, когда аккумулятор начнет стареть, внутреннее сопротивление возрастет до 15-20 мОм. Как только его уровень превысит 20 мОм, пора задуматься о замене.
Контроль внутреннего сопротивления с течением времени полезен для определения того, когда батарея выйдет из строя.
Следующие действия могут ускорить старение батареи:
- Частая перезарядка;
- Разряд батареи при более высоком токе, чем рассчитано, в течение длительного периода времени;
- Перегрев.
Самым большим фактором, влияющим на скорость разряда аккумулятора, является его внутреннее сопротивление. Высокое внутренне сопротивление приводит к более быстрому падению напряжения при увеличении оборотов мотора. По мере снижения напряжения моторы начинают терять обороты.
Разъемы аккумулятора
Все LiPo аккумуляторы имеют два комплекта разъемов: силовой разъем (основной провод) и балансировочный разъем (балансировочный провод). Сборка 1S имеет только разъем разрядки, так как балансировка не требуется для 1 ячейки.
Силовой разъем обычно состоит из двух толстых красных и черных проводов, используемых для питания беспилотного аппарата FPV.
Наиболее распространенным силовым разъемом является XT60, в основном используемый в 5-дюймовых FPV-дронах или больше.
Для небольших дронов часто используется XT30, уменьшенная версия XT60. Они имеют одинаковые формы, но отличаются по размерам и параметрам.
Балансировочный разъем имеет количество проводов зависящее от количества элементов в батарее. LiPo аккумуляторы с более чем одним элементом всегда будут иметь балансировочный разъем, который подходит для мониторинга и балансировки напряжения элемента.
Интересные факты:
- Подключение двух одинаковых батарей последовательно удваивает напряжение, но не меняет емкость (например, две батареи 2S 1000 мАч последовательно становятся батареей 4S 1000 мАч). Их параллельное подключение удваивает емкость при сохранении того же напряжения (например, пакет 2S 2000 мАч).
- LiPo также может использовать обозначение "P" для напряжения, при этом "P" указывает на количество ячеек параллельно. 2S1P означает "2 ячейки последовательно и 1 ячейка параллельно". Если батарея не имеет "P", предполагается, что это "1P", поэтому 2S1P и 2S одинаковы.
- 3S2P означает "3 ячейки последовательно и 2 ячейки параллельно". Эта батарея имеет в общей сложности 6 элементов, с 2 параллельными группами ячеек, каждая из которых содержит 3 ячейки последовательно.
