Jak postavit lipoovou baterii?

Silné srdce dronů: Odhalení umění za lithiovými polymerovými bateriemi

Sestavení abaterie dronupack je dovednost plná výzev a odměn. Nejen, že vám umožňuje plně přizpůsobit výdrž a výkon, ale také poskytuje hluboký vhled do energetického jádra dronu. Nejedná se však zdaleka o jednoduchou hru s pájením – jde o precizní umění, které vyvažuje elektronické znalosti, manuální zručnost a povědomí o bezpečnosti. Tento článek vás systematicky provede světem konstrukce LiPo baterií pro drony.

I. Základní principy: Proč sériová a paralelní připojení?

Než se ponoříte dovnitř, uchopte základní elektrickou architekturu bateriových sad. Různých cílů dosahujeme dvěma způsoby:

Sériové připojení: Zvyšuje napětí

Metoda: Připojte kladný pól jednoho článku k zápornému pólu dalšího článku.

Efekt: Napětí se zvyšuje, zatímco kapacita zůstává nezměněna.

Aplikace dronu: Vyšší napětí v napájecím systému snižuje odběr proudu při ekvivalentním výstupním výkonu, zlepšuje účinnost a poskytuje rychlejší odezvu napájení. Běžné 3S baterie poskytují přibližně 11,1 V, zatímco 6S baterie poskytují přibližně 22,2 V.

Paralelní připojení: Zvýšení kapacity

Metoda: Spojte kladné póly všech článků dohromady a záporné póly dohromady.

Efekt: Kapacita se zvyšuje, zatímco napětí zůstává nezměněno.

Aplikace dronu: Přímo prodlužuje dobu letu. Například paralelní zapojení dvou 2000mAh článků poskytuje celkovou kapacitu 4000mAh při zachování napětí jednoho článku.

Většina baterií pro drony využívá „sériově paralelní“ strukturu.

Příklad: „6S2P“ se skládá ze 6 skupin článků zapojených do série pro vysoké napětí, přičemž každá skupina obsahuje 2 články zapojené paralelně pro zvýšení kapacity.

II. Čtyři základní prvky bateriových sad

Buňky: Kvalita je základ. Vždy vybírejte napájecí články od renomovaných značek s konzistentními specifikacemi.

Konzistence je základním pilířem sestavování balení, zahrnuje kapacitu, vnitřní odpor a rychlost samovybíjení. Výhodné jsou nové články ze stejné výrobní šarže.

Niklové vazby: „vodivé mosty“ mezi buňkami. Vyberte vhodný materiál, šířku a tloušťku na základě maximálního trvalého proudu baterie. Nedostatečná plocha průřezu způsobuje přehřívání a představuje bezpečnostní rizika.

Battery Management System (BMS): „Inteligentní mozek“ baterie.

Pouzdro a elektroinstalace:

Vodiče: Hlavní vybíjecí kabely (např. konektory XT60, XT90) musí být dostatečně robustní (např. silikonový drát 12AWG), aby zvládly vysoké proudy.

Balancing Head: Používá se pro připojení k BMS nebo balanční nabíječce; musí odpovídat počtu buněk (S).

Pouzdro: Tepelně smrštitelná trubice nebo pevné pouzdro poskytuje izolaci, ochranu proti vlhkosti a fyzické stínění.

III. Praktické kroky: Sestavení kompletního systému od nuly

Příprava:

Základní nářadí: Bodová svářečka, multimetr, žáruvzdorné rukavice, ochranné brýle.

Pracovní prostředí: Dobře větraný prostor bez hořlavých materiálů; pracovní plocha pokrytá antistatickou podložkou.

Krok 1: Třídění a testování

Otestujte a roztřiďte všechny články pomocí kapacitního testeru a měřiče vnitřního odporu. Zajistěte, aby parametry buněk v každé paralelní nebo sériové skupině byly co nejvíce konzistentní. To tvoří základ pro pozdější efektivní vyvažování BMS.

Krok 2: Plánování a rozvržení

Naplánujte si fyzické rozložení buněk na základě vaší cílové konfigurace. Izolujte články izolačními distančními vložkami, abyste zabránili zkratům.

Krok 3: Připojení bodovým svařováním

Paralelní skupinové svařování: Nejprve svařte články, které mají být spojeny paralelně, pomocí niklových pásků. Ujistěte se, že připojení je bezpečné a má nízký odpor.

Sériové připojení: Zacházejte s paralelními skupinami jako s jednou jednotkou. Poté je připojte do série pomocí niklových proužků, propojte kladné a záporné póly, abyste vytvořili kompletní „řetězce článků“.

Svařování hlavních vzorkovacích vedení: Přivařte páskové kabely vzorkování napětí BMS ke kladným a záporným svorkám každého řetězce článků.

Krok 4: Instalace BMS a konečné svařování

Zajistěte BMS v určené poloze.

Nejprve vložte vzorkovací plochý kabel do BMS. Pomocí multimetru ověřte správné napětí pro každý řetězec článků.

Po potvrzení přivařte kladné (P+) a záporné (P-) svorky hlavního výbojového kabelu k odpovídajícím portům na BMS.

Krok 5: Izolace a zapouzdření

Zabalte sestavu článku izolačními materiály, jako je kraftový papír nebo epoxidová deska, abyste zabránili vnitřním zkratům.

Nasuňte smršťovací hadičku přes sestavu a rovnoměrně ji zahřejte horkovzdušnou pistolí, aby se vytvořilo těsné utěsnění kolem sady baterií.

Namontujte vyvažovací konektor a hlavní vybíjecí konektor.

Krok 6: Počáteční aktivace a testování

Připojte sestavenou sadu baterií k vyrovnávací nabíječce a proveďte první nabití nízkým proudem (např. 0,5C).

Průběžně sledujte napětí každého článku, abyste ověřili správnou funkci vyvážení BMS.

Po dokončení nabíjení nechte baterii několik hodin odpočívat. Znovu zkontrolujte napětí, abyste se ujistili, že nedošlo k abnormálnímu poklesu napětí.

IV. Bezpečnostní pokyny

Vždy používejte ochranné brýle: Chraňte své oči před oblouky nebo výbuchy způsobenými náhodným zkratem během jakékoli operace.

Zabraňte fyzickému propíchnutí: S buňkami zacházejte s maximální opatrností, jako by to byly vejce.

Používejte vaky odolné proti výbuchu: Počáteční testování a nabíjení musí být prováděno uvnitř vaků odolných proti výbuchu.

Izolujte nástroje: Ujistěte se, že jsou všechny kovové rukojeti nástrojů izolované, aby se zabránilo současnému kontaktu s kladnými a zápornými svorkami.

V. Budoucí trendy: Pokyny pro upgrade LiPo baterií

V současné době,LiPo baterie dronubalení se vyvíjejí směrem k „vysoké hustotě energie + inteligentní funkčnosti“: Polotuhé LiPo články dosáhly hustoty energie 400 Wh/kg (50% nárůst oproti tradičním článkům), což umožňuje budoucí „dvojnásobnou výdrž při stejné hmotnosti“. Inteligentní systémy BMS budou zahrnovat teplotní výstrahy a monitorování stavu buněk, poskytující zpětnou vazbu o stavu baterie v reálném čase prostřednictvím aplikací, aby se dále zmírnily bezpečnostní rizika.