Zastosowanie baterii litowo-polimerowych w Drony FPV

Zalecenia dotyczące akumulatorów

Wybierając akumulator LiPo, zdecyduj się na renomowane marki, aby zapewnić wydajność i jakość. Aby uzyskać lżejszego i bardziej zwrotnego drona, wybierz mniejszy akumulator. Jeśli czas lotu ma priorytet nad zwrotnością, wybierz większy akumulator. Należy pamiętać, że większe akumulatory zapewniają wyższe natężenie prądu, ale zwiększają nieco wagę, co wymaga kompromisu.

5-calowe drony freestyle i wyścigowe

Najpopularniejsze akumulatory LiPo do 5-calowych dronów FPV (używanych we freestyle'u i wyścigach) to konfiguracje 4S i 6S. Jeśli nie jesteś zdecydowany, 6S jest zalecane jako standard branżowy w 2025 roku. Typowe pojemności wynoszą około 1500 mAh dla 4S i od 1000 mAh do 1300 mAh dla 6S.

Czy akumulatory LiPo są bezpieczne?

Przy prawidłowym użytkowaniu akumulatory LiPo są całkowicie bezpieczne. Jednak niewłaściwe użytkowanie lub uszkodzenia fizyczne mogą prowadzić do pożarów. Ostrożna obsługa i przechowywanie/ładowanie w ognioodpornym miejscu są niezbędne do zminimalizowania ryzyka.

Podstawowe informacje o akumulatorach LiPo

Akumulatory LiPo oferują wyjątkowy stosunek mocy do masy, dzięki czemu idealnie nadają się do dronów FPV. Nauka czytania etykiet i zrozumienie kluczowych terminów ma kluczowe znaczenie dla wyboru odpowiedniej baterii, jak wyjaśniono poniżej.

Napięcie akumulatora LiPo

Akumulatory LiPo składają się z pojedynczych ogniw, z których każde zostało zaprojektowane do pracy w określonym zakresie napięcia:

  • Pełne naładowanie przy napięciu 4,2 V na ogniwo.

  • W pełni rozładowany przy 3,0 V na ogniwo. "Pusty" LiPo nie oznacza 0V! Rozładowanie poniżej 3,0 V może spowodować nieodwracalną utratę wydajności lub uszkodzenie. Przeładowanie powyżej 4,2 V na ogniwo jest niezwykle niebezpieczne i może spowodować pożar.

Aby wydłużyć żywotność baterii, należy przestać latać i wylądować, gdy napięcie na ogniwo osiągnie około 3,5 V. Istnieją wyjątki, takie jak baterie 1S Tiny Whoop, w przypadku których piloci mogą rozładować je do 3,2 V, aby zmaksymalizować czas lotu ze względu na niższe koszty wymiany.

Liczba komórek

Akumulatory LiPo mogą zawierać wiele ogniw. Oznaczenie "S" wskazuje liczbę ogniw połączonych szeregowo, zwiększając całkowite napięcie. Każde ogniwo ma napięcie nominalne 3,7 V, więc można zobaczyć:

  • 1S = 1 ogniwo = 3,7V

  • 2S = 2 ogniwa = 7,4V

  • 3S = 3 ogniwa = 11,1V

  • 4S = 4 ogniwa = 14,8V

  • 5S = 5 ogniw = 18,5V

  • 6S = 6 ogniw = 22,2V

Na przykład:

  • Akumulator 4S ma napięcie nominalne 14,8 V (4 × 3,7 V), minimalne 12,0 V i maksymalne 16,8 V (4 × 4,2 V).

  • Akumulator 6S ma napięcie nominalne 22,2 V, minimalne 18,0 V i maksymalne 25,2 V.

Większa liczba ogniw zwiększa obroty silnika i moc drona (jeśli są obsługiwane), ale są one cięższe i droższe.

Zabawny fakt: Połączenie dwóch identycznych akumulatorów szeregowo podwaja napięcie, ale zachowuje tę samą pojemność (np. dwa akumulatory 2S 1000 mAh połączone szeregowo stają się jednym akumulatorem 4S 1000 mAh). W przypadku połączenia równoległego, pojemność podwaja się, podczas gdy napięcie pozostaje takie samo (np. jeden pakiet 2S 2000mAh). Etykiety mogą zawierać literę "P" (np. 4S2P lub 6S2P), gdzie "P" oznacza grupy równoległe. 6S1P oznacza 6 ogniw szeregowo, 1 grupę równolegle (często pomijane, ponieważ "1P" jest standardem), podczas gdy 6S2P oznacza 6 ogniw szeregowo, 2 grupy równolegle (łącznie 12 ogniw).

Pojemność

Pojemność, mierzona w mAh (miliamperogodzinach), wskazuje prąd, który akumulator może dostarczać nieprzerwanie przez godzinę, aż do wyczerpania. (1000mAh = 1Ah.) Dla LiPo 1300mAh (1.3Ah):

  • Przy natężeniu 1,3 A czas pracy wynosi jedną godzinę.

  • Przy natężeniu 2,6 A czas pracy wynosi 30 minut.

  • Przy natężeniu 39 A trwa to 2 minuty (1,3/39 = 1/30 godziny).

Większa pojemność wydłuża czas lotu, ale zwiększa wagę i rozmiar. Zrównoważenie pojemności i wagi jest kluczem do optymalizacji wydajności i osiągów lotu.

Ocena C

Wartość znamionowa C wskazuje maksymalny bezpieczny pobór prądu bez uszkodzeń, obliczony jako:

  • Prąd maksymalny = pojemność × wartość znamionowa C.

Przekroczenie tej wartości może spowodować przegrzanie akumulatora, wzrost rezystancji wewnętrznej, skrócenie żywotności lub ucieczkę termiczną (pożar). Akumulatory wyższej klasy C (nawet o tej samej pojemności) są często cięższe. Doskonale sprawdzają się w dronach o dużej mocy, ale mogą być przesadą w przypadku krążowników o niskiej mocy, gdzie dodatkowa waga może skrócić czas lotu. Klasy C są przydatne w ramach tej samej marki, ale mogą być przesadzone w celach marketingowych, więc należy polegać na rekomendacjach, a nie porównaniach.

Rezystancja wewnętrzna (IR)

Wszystkie urządzenia elektroniczne, w tym baterie, mają rezystancję. Rezystancja wewnętrzna akumulatora (IR) mierzy opór dla przepływu prądu. Niższa wartość IR oznacza bardziej wydajne dostarczanie energii dla dronów FPV. Monitorowanie IR pomaga ocenić stan baterii i określić czas wymiany, ponieważ naturalnie wzrasta wraz z użytkowaniem i wiekiem. Złe praktyki, takie jak nadmierne rozładowywanie, przeładowywanie, pobieranie dużych ilości prądu lub przegrzewanie przyspieszają starzenie.

Wysoki IR powoduje spadek napięcia (spadek pod obciążeniem), zmniejszając obroty silnika, moc i szybkość reakcji. Akumulatory zaprojektowane do zastosowań niskoprądowych (np. radia lub gogle FPV) mają wyższą wartość IR, podobnie jak akumulatory litowo-jonowe 18650 w porównaniu do typowych akumulatorów LiPos.

Złącza akumulatora

Wszystkie akumulatory LiPo (z wyjątkiem 1S) mają dwa złącza: główne złącze rozładowania i złącze balansu. Przewód rozładowujący (grubsze czerwone i czarne przewody) zasila drona. Przewód balansujący (cienkie przewody do białego złącza) monitoruje napięcie ogniw, z liczbą przewodów odpowiadającą liczbie ogniw plus jeden:

  • 2S = 3 przewody

  • 3S = 4 przewody

  • 4S = 5 przewodów

  • 5S = 6 przewodów

  • 6S = 7 przewodów

Typowe złącza rozładowujące obejmują XT60 (dla dronów 5-calowych i większych) i XT30 (dla mniejszych dronów), różniące się rozmiarem i prądem znamionowym. Złącza balansujące (JST-XH) łączą się z ładowarką w celu zrównoważenia napięcia podczas ładowania.

Martwe komórki

Jeśli ogniwo nie wykazuje napięcia podczas kontroli, może być martwe. Użyj multimetru, aby potwierdzić - unikaj używania uszkodzonej baterii.

Ile pakietów dla początkujących?

Zacznij od 4 zestawów baterii do latania FPV, oferując 40 minut lotu (5-10 minut na lot, w tym konfigurację i awarie). Ładowanie w terenie może wydłużyć ten czas.

Waga

Waga baterii powinna wynosić około połowy suchej wagi drona (bez baterii i GoPro). W przypadku drona o wadze 600 g, bateria o wadze 300 g nadaje się do zwinnych lotów freestyle. W przypadku lotów kinowych lub powolnych może sprawdzić się stosunek 1:1. Większe baterie maksymalizują czas lotu w przypadku dronów dalekiego zasięgu lub filmowych, gdzie moc i szybkość reakcji są mniej krytyczne.

Określanie poboru prądu przez drona

Po wybraniu rozmiaru silnika i śmigła sprawdź dane ciągu i pobór prądu (np. silnik ze śmigłem 5040×3 przy pełnym otwarciu przepustnicy pobiera 36,74 A). W przypadku quada z czterema silnikami całkowity maksymalny pobór wynosi 36,74 × 4 = 146,96 A. Zmniejsz to o 30-40% do rzeczywistego użytku (np. przepustnica 40-60%, niższy prąd ze względu na przepływ powietrza), ignorując niewielkie pobory z innych komponentów.

Wybór najlepszej pojemności akumulatora

Dopasuj pojemność do rozmiaru drona i klasy C. Ogólne wytyczne dla dronów freestyle/racing:

  • 4S LiPo: 7″ (1500-2200mAh), 5″ (1300-1800mAh), 4″ (850-1300mAh), 3″ (650-1000mAh)

  • 6S LiPo: 7″ (1200-1500mAh), 5″ (900-1300mAh), 4″ (550-900mAh), 3″ (400-650mAh)

Obliczanie wartości znamionowej C: C = pobór prądu / pojemność. Dobrą zasadą jest waga baterii równa połowie wagi drona, choć może się ona różnić w zależności od konfiguracji.

Prędkość ładowania: Jak szybko należy ładować akumulator?

Ładuj baterię prądem 1C lub niższym, aby zminimalizować obciążenie (np. 1,5 A dla baterii 1500 mAh, 0,9 A dla baterii 900 mAh), co zajmuje około godziny. Niektóre baterie obsługują szybkie ładowanie 3C lub 5C - sprawdź specyfikacje przed użyciem, ponieważ wyższe prędkości grożą przegrzaniem lub pożarem. Przerwij ładowanie, jeśli bateria jest gorąca, co wskazuje na nadmierną prędkość lub usterkę.

Kiedy wylądować

Wyląduj, gdy napięcie akumulatora osiągnie 3,5-3,6 V na ogniwo. Loty z niższym napięciem obciążają akumulator, skracając jego żywotność, ponieważ ogniwa nagrzewają się i ulegają degradacji. Napięcie spada szybciej poniżej 3,5 V, ryzykując nadmierne rozładowanie przed bezpiecznym lądowaniem. Utrzymywanie napięcia powyżej 3,5 V minimalizuje nierównowagę i uszkodzenia ogniw.