г. Москва, Выборгская улица д. 20, корп. 2

Плюсы, минусы и рекомендации для использования литий-ионных аккумуляторов для полетов FPV дронов на большие расстояния

Содержание статьи

Аккумулятор для беспилотникаДля полетов беспилотника FPV на большие расстояния требуются аккумуляторы с высокой плотностью энергии, необходимой для увеличения времени полета, а как раз литий-ионные аккумуляторы являются отличным выбором для этой цели.

В этом руководстве мы обсудим плюсы и минусы использования литий-ионных аккумуляторов по сравнению с литий-полимерными батареями, уделив особое внимание летным характеристикам, весу, времени полета и,конечно же, стоимости. Кроме того, мы рассмотрим два варианта: приобретение готового литий-ионного аккумулятора или его самостоятельное изготовления с использованием литий-ионных элементов с высоким уровнем разряда типоразмеров 18650 или 21700.

Различия между литий-полимерными и литий-ионными аккумуляторами

Известно, что Литий-ионные аккумуляторы служат альтернативой более распространенным литий-полимерным батареям.

Литий-полимерный аккумулятор

Эти типы батарей имеют три основных отличия:

  1. Плотность энергии
  2. Скорость разряда
  3. Самое низкое безопасное напряжение

Литий-полимерные аккумуляторы имеют гораздо более высокую скорость разряда, чем литий-ионные, что означает, что они могут обеспечивать значительно более высокий выходной ток. Например, литий-полимерные аккумулятор обычно имеет температуру непрерывного разряда около 50 ° C, в то время как литий-ионные аккумуляторы имеют температуру только около 5 °C (подробнее о степени разряда C читайте здесь: https://oscarliang.com/lipo-battery-guide/#C-Rating).

Ещё одним отличием является безопасное напряжение разряда. Как правило, вы можете безопасно разрядить литий-полимерный аккумулятор до 3,5 В на элемент, в то время как литий-ионные аккумуляторы могут разряжаться значительно ниже, например, до 3,0 В на элемент. Оба типа аккумуляторов могут быть полностью заряжены до 4,2 В на элемент.

Преимущества и недостатки использования литий-ионных аккумуляторных батарей

Увеличенная энергетическая плотность и время полета

Батарея на весахЛитий-ионные аккумуляторные батареи обладают более высокой энергетической плотностью по сравнению с LiPo-батареями, что означает, что они хранят больше энергии в единице веса. Это приводит к более длительному времени полета для дронов FPV дальнего радиуса действия. При сравнении батарей одинакового размера Li-ion имеет примерно вдвое большую емкость по сравнению с LiPo.

Например, Li-ion-батарея 4S 18650 3400 мАч весит около 200 г, тогда как 4S 1600 мАч LiPo имеет практически такой же вес. По идее, вы должны получить в два раза больше времени в полете!

Меньшая скорость разряда

Литий-ионные батареи обычно имеют меньшую скорость разряда по сравнению с LiPo-батареями. Это означает, что они могут не обеспечивать высокий ток, необходимый для активного и высокопроизводительного полета. Хотя Li-ion-батареи не являются популярным выбором для фристайла и гонок, они отлично подходят для дальнего радиуса действия, где не требуется большой ток. Если вы используете эффективную систему питания, то Li-ion-элементы как раз могут удовлетворить ваши требования.

Более высокая начальная стоимость

4S1P и 4S2P

Если вы не знакомы с терминологией LiPo-аккумуляторов из нашего руководства для начинающих, давайте еще раз рассмотрим значения S и P в спецификациях батареи.

S в 4S представляет собой количество последовательно соединенных элементов. Соответственно, P в 2P указывает, сколько элементов соединено параллельно. Конфигурация 4S1P состоит из 4 элементов, соединенных последовательно, в то время как конфигурация 4S2P содержит в общей сложности 8 элементов. Несмотря на то, что обе конфигурации имеют одинаковое номинальное напряжение, аккумулятор 4S2P может обеспечивать вдвое больший ток, емкость и вес по сравнению с аккумулятором 4S1P, при условии использования одинаковых элементов.

Покупка готовых аккумуляторных батарей Li-ion

Готовые аккумуляторные батареи Li-ion доступны для приобретения, что предоставляет удобный вариант для тех, кто хочет быстро использовать литий-ионные аккумуляторы в своем дроне:

Создание собственной литий-ионной батарейной установки

Схема подключения для 4S батарейной установки Li-ion с разъемами XT60 и балансными разъемамиСамостоятельное создание батарейной установки Li-ion с использованием отдельных аккумуляторных элементов типоразмеров 18650 или 21700 может быть экономичным и гибким решением. Выбирая определенные элементы и самостоятельно собирая батарейную установку, вы получаете полный контроль над качеством, емкостью, скоростью разряда и общей производительностью батареи. Однако для этого необходимы навыки хорошей пайки.

Справа представлена схема подключения для 4S батарейной установки Li-ion с разъемами XT60 и балансными разъемами.

Обратите внимание на порядок подключения проводов на балансных разъемах.

Провода на балансных разъемах

В FPV дронах часто используют два типа Li-ion-элементов: 18650 и 21700. Они являются одним и тем же типом аккумуляторов, но отличаются размерами. Числа указывают на размеры элемента, при этом элементы типоразмера 21700 более крупные и тяжелые, но обладают большей емкостью и скоростью разряда.

Для достижения оптимальной производительности и безопасности рекомендуется выбирать высокоскоростные 18650 или 21700 Li-ion от известных производителей.

Провода с балансными разъемами

Популярными вариантами 18650-элементов являются Molicel P28A, Sony VTC5A (US18650VTC5A) и VTC6 (US18650VTC6) с емкостями 2800 мАч, 2600 мАч и 3000 мАч соответственно. У VTC5A скорость разряда (25A) выше, чем у VTC6 (20A), но время полета немного меньше. Molicel P26A и P28A — это более новые варианты, которые обеспечивают сопоставимую производительность с VTC5A, часто по более низкой цене. Поскольку, не все производители на данный момент присутствуют в изобилии на отечественном рынке, то ниже мы предлагаем альтернативные варианты:

  • Macroson вместо Molicel
  • Sony
  • Sony VTC6
  • Рекомендуемые коннекторы
  • Провода
  • Термоусадочная трубка

Для подключения вам также понадобятся провода (рекомендуется использовать провод 16AWG для вывода разряда и провод 20AWG или 22AWG для балансного вывода), 5-контактный балансный разъем и разъемы XT30 или XT60. Разъем XT30 является отличным выбором благодаря его небольшому весу и способности справляться с низким током потребления. Если ваш дрон использует разъем XT60, выберите его, или воспользуйтесь адаптером XT30 к XT60 при необходимости.

Как создать свою батарею Li-ion

Батарейки

Стоит обратить внимание! Пайка на батареях может быть опасной. Если вы решите следовать инструкциям в этой статье, то соблюдайте все меры предосторожности.

Начните с пайки проводов к разъемам, используя провода длиннее, чем необходимо, чтобы впоследствии обрезать их до нужной длины.

Затем пайкой подключите провода к 18650 элементам в соответствии с предоставленной схемой подключения. Используйте качественную паяльную проволоку с флюсом, избегайте использования дополнительного кислотного флюса (паяльной пасты), так как они могут привести к коррозии соединений и батареи в долгосрочной перспективе.

Перед пайкой используйте наждачную бумагу, чтобы протереть верхнюю и нижнюю стороны элемента. Это поможет лучше припаять провода.

«Припойте» обе стороны батарей небольшим количеством припоя, дайте ему остыть, прежде чем приступать к пайке проводов.

Батарейки с проводами

Сократите время контакта паяльника с выводами батареи до минимума. Чем дольше паяльник находится в контакте с батареей, тем больше тепла накапливается. Для этого используйте мощный паяльник с терморегулятором. Менее мощный паяльник не будет так эффективно поддерживать температуру, так как его тепло будет поглощаться при пайке крупных металлических деталей.

Закройте все места пайки изолентой, а затем оберните всю сборку термоусадочной трубкой. Вы можете использовать более короткий вывод разряда, чтобы сэкономить несколько граммов, но я сделал его намеренно длинным.

Готовая 4S 18650 батарея весит около 200 г и обеспечивает более 30 минут полетного времени (на примере дрона Flywoo Explorer LR 4.)

Заключение

Батареи Li-ion предлагают значительные преимущества для дальнего полета FPV-дронов, такие как повышенная энергетическая плотность и продолжительное время полета. Несмотря на некоторые компромиссы, такие как более низкие скорости разряда и более высокая начальная стоимость, преимущества часто перевешивают недостатки. Создание собственной батареи Li-ion может быть экономически выгодным и более гибким решением для тех, кто стремится оптимизировать производительность своего дрона. Однако для тех, кто не имеет опыта в пайке, приобретение готовых батарейных установок в магазинах может быть более безопасным и удобным вариантом.

  • Статья обновлена: 06 июля 2023 г.
  • 06 июля 2023 г.
  • 2118 просмотров
  • 0 комментариев
Использование различных материалов для изготовления электродов литий-ионных аккумуляторов
Предыдущая
Использование различных материалов для изготовления электродов литий-ионных аккумуляторов
Следующая
Влияние температуры на производительность и безопасность литий-ионных аккумуляторов
Влияние температуры на производительность и безопасность литий-ионных аккумуляторов
RU Москва