Як створити акумуляторну батарею lipo?

Потужне серце дронів: розкриття майстерності літій-полімерних акумуляторів

Складання aакумулятор дронаpack — це навичка, наповнена викликами та винагородами. Це дозволяє не тільки повністю налаштувати витривалість і потужність, але й дає глибоке розуміння енергетичного ядра дрона. Однак це далеко не проста гра в паяння — це точне мистецтво, яке поєднує знання електроніки, спритність рук і знання безпеки. Ця стаття систематично проведе вас у світі конструювання LiPo акумуляторів для дронів.

I. Основні принципи: чому послідовні та паралельні з’єднання?

Перш ніж занурюватися, усвідомте фундаментальну електричну архітектуру акумуляторних блоків. Ми досягаємо різних цілей двома методами:

Послідовне з'єднання: збільшує напругу

Спосіб: з’єднайте плюсову клему однієї комірки з негативною клемою наступної комірки.

Ефект: напруга зростає, а ємність залишається незмінною.

Застосування дрона: вища напруга в системі живлення зменшує споживання струму при еквівалентній вихідній потужності, підвищуючи ефективність і забезпечуючи швидшу реакцію живлення. Звичайні батареї 3S забезпечують приблизно 11,1 В, тоді як батареї 6S забезпечують приблизно 22,2 В.

Паралельне підключення: збільшення ємності

Спосіб: з’єднайте позитивні клеми всіх комірок разом, а негативні – разом.

Ефект: ємність збільшується, а напруга залишається незмінною.

Застосування безпілотника: безпосередньо збільшує тривалість польоту. Наприклад, паралельне підключення двох елементів ємністю 2000 мАг дає загальну ємність 4000 мАг при збереженні напруги одного елемента.

У більшості акумуляторів дронів використовується «послідовно-паралельна» структура.

Приклад: «6S2P» складається з 6 груп комірок, з’єднаних послідовно для високої напруги, кожна група складається з 2 комірок, з’єднаних паралельно для збільшення ємності.

II. Чотири основні елементи акумуляторних блоків

Клітини: якість є фундаментальною. Завжди вибирайте елементи живлення від авторитетних брендів із узгодженими характеристиками.

Узгодженість — це важливе коло складання упаковки, що включає ємність, внутрішній опір і швидкість саморозряду. Перевага віддається новим клітинам з тієї ж виробничої партії.

Нікелеві зв’язки: «провідні містки» між клітинами. Виберіть відповідний матеріал, ширину та товщину на основі максимального постійного струму акумулятора. Недостатня площа поперечного перерізу викликає перегрів і становить загрозу безпеці.

Система керування батареєю (BMS): «розумний мозок» батареї.

Корпус і проводка:

Дроти: головні розрядні кабелі (наприклад, роз’єми XT60, XT90) мають бути достатньо міцними (наприклад, силіконовий дріт 12AWG), щоб витримувати високі струми.

Балансувальна головка: використовується для підключення до BMS або балансуючого зарядного пристрою; має відповідати кількості комірок (S).

Корпус: термозбіжна трубка або жорсткий корпус забезпечують ізоляцію, захист від вологи та фізичне екранування.

III. Практичні кроки: створення повної системи з нуля

Приготування:

Необхідні інструменти: апарат точкового зварювання, мультиметр, термостійкі рукавички, захисні окуляри.

Робоче середовище: добре провітрюване приміщення без легкозаймистих матеріалів; робоча поверхня покрита антистатичним килимком.

Крок 1: Сортування та тестування

Перевірте та відсортуйте всі комірки за допомогою тестера ємності та вимірювача внутрішнього опору. Переконайтеся, що параметри комірок у кожній паралельній або послідовній групі є максимально узгодженими. Це створює основу для ефективного балансування BMS пізніше.

Крок 2: Планування та макет

Сплануйте макет фізичної комірки на основі цільової конфігурації. Ізолюйте комірки ізоляційними прокладками, щоб запобігти короткому замиканню.

Крок 3: З’єднання точковим зварюванням

Паралельне групове зварювання: спочатку зваріть комірки, які потрібно з’єднати паралельно, за допомогою нікелевих смужок. Переконайтеся, що з’єднання надійне та має низький опір.

Послідовне з’єднання: розглядайте паралельні групи як єдине ціле. Потім з’єднайте їх послідовно за допомогою нікелевих смужок, з’єднавши позитивні та негативні клеми, щоб утворити повні «ланцюжки комірок».

Зварювання основних ліній відбору проб: приваріть стрічкові кабелі відбору напруги BMS до позитивних і негативних клем кожної ланцюга клітин.

Крок 4: Встановлення BMS і остаточне зварювання

Закріпіть BMS у призначеному положенні.

Спочатку вставте стрічковий кабель для відбору проб у BMS. Використовуйте мультиметр, щоб перевірити правильну напругу для кожної клітинки.

Після підтвердження приваріть позитивні (P+) і негативні (P-) клеми основного розрядного кабелю до відповідних портів BMS.

Крок 5: Ізоляція та інкапсуляція

Щоб запобігти внутрішньому короткому замиканню, оберніть комірку ізоляційними матеріалами, наприклад крафт-папером або епоксидною смолою.

Просуньте термозбіжну трубку на вузол і рівномірно нагрійте її тепловим пістолетом, щоб утворити щільне ущільнення навколо акумуляторної батареї.

Встановіть балансувальний з’єднувач і головний розрядний з’єднувач.

Крок 6: Початкова активація та тестування

Під’єднайте зібрану батарею до балансуючого зарядного пристрою та виконайте першу зарядку при низькому струмі (наприклад, 0,5C).

Постійно контролюйте напругу кожної комірки, щоб перевірити належну функцію балансування BMS.

Після завершення заряджання дайте акумулятору відпочити кілька годин. Ще раз перевірте напругу, щоб переконатися, що немає аномальних падінь напруги.

IV. Правила безпеки

Завжди надягайте захисні окуляри: захищайте очі від дуги або вибухів, спричинених випадковим коротким замиканням під час будь-якої роботи.

Запобігайте фізичним проколам: поводьтеся з клітинами надзвичайно обережно, як з яйцями.

Використовуйте вибухозахищені мішки: початкове тестування та заряджання необхідно проводити у вибухозахищених мішках.

Ізолюйте інструменти: переконайтеся, що всі металеві ручки інструментів ізольовані, щоб запобігти одночасному контакту з позитивними та негативними клемами.

V. Майбутні тенденції: Напрями оновлення для акумуляторів LiPo

в даний часдрон LiPo акумуляторпакети еволюціонують у напрямку «високої щільності енергії + інтелектуальної функціональності»: напівтверді LiPo елементи досягли щільності енергії 400 Вт·год/кг (збільшення на 50% порівняно з традиційними елементами), що забезпечить у майбутньому «подвоєну витривалість за тієї самої ваги». Інтелектуальні системи BMS включатимуть сповіщення про температуру та моніторинг стану клітин, надаючи зворотний зв’язок про стан батареї в режимі реального часу через програми для подальшого зниження ризиків для безпеки.