Напряжение аккумулятора квадрокоптера. До какого значения можно разряжать? Эксперимент – Все о квадрокоптерах | PROFPV.RU

Что если уже вздулся аккумулятор квадрокоптера, то это опасно?

Однозначно да — опасно. Вот так воспламеняется даже самый новый аккумулятор LiPo для квадрокоптера, например, при падении на острые предметы. Взгляните на эксперимент ниже. Гарантированное короткое замыкание и пожар.

Если вы думаете, что всё это просто игры теоретиков, и на самом деле при падении коптер никогда не загорится, то у нас для вас плохие новости. На канале трюкача на гоночных дронах (его зовут Джеффри) есть видео, в котором такой момент запечатлела закреплённая на беспилотнике камера.

Кстати у Джеффри это не первый инцидент с пожаром из-за литий-полимерной батареи для квадрокоптера. В 2023-м году он чуть было не спалил свою мастерскую. Среди 3D-принтеров и оборудования для производства всяких полезных приспособления для трюков вы можете увидеть маленький DJI Mavic и его аккумулятор на зарядке. Вот, что произошло.

Во время зарядки LiPo-батарея для квадрокоптера начала греться, надуваться и в конечном счёте разорвалась с открытым пламенем. Джеффри с трудом смог потушить химический пожар.

Сама по себе вздутая батарея для квадрокоптера не страшна. Но если вы будете пытаться её заряжать, использовать в жару, подвергать риску падения, то практически наверняка столкнётесь с коротким замыканием и взрывом.

Что происходит с аккумулятором дрона, когда он глубоко разрядился во время полёта?

В литий-полимерных аккумуляторах (используются в квадрокоптерах преимущественно) происходит следующая деградация при глубоком разряде, если нет защиты.

1. Напряжение снижается до 3 В.Штатное состояние батареи, соответствующее примерно 0% заряда. Хотя производители обычно делают запас по индикации /-5% от минимального значения, чтобы у вас оставалось время успеть зарядить батарею.

2. Напряжение снижается до 2-2,5 В.Критически низкий уровень напряжения, при котором происходит невосполнимая потеря ёмкости батареи. Квадрокоптер не может набирать высоту, словно тяжелеет.

3. Напряжение снижается до 1,5 В.Образуется газ, растёт внутреннее давление, батарея вздувается. Обычно CID-контроль с размыканием цепи по превышению давления в квадрокоптерах не используется. Появляется риск крушения и возгорания дрона.

4. Напряжение снижается до 1 В на аноде.Медь на контактах растворяется, происходит внутреннее короткое замыкание, срабатывает защита с размыканием электронной цепи. Гарантированное крушение квадрокоптера.

Если в батареи квадрокоптера установлена плата защиты PCB, то она может быть по умолчанию настроена на жёсткое отключение при глубоком разряде (обычно настройка немного ниже 3 В). Характерно для всех моделей на обычных универсальных Li-Poly элементах.

Что не так с аккумуляторами в квадрокоптерах?

Один из пользователей нам написал сообщение, что смог снизить напряжение на аккумуляторе от китайского дрона простой эксплуатацией в камере до 2,4 В. Никакая защита при этом не сработала.

Самое интересное, что такое поведение для аккумулятора из квадрокоптера — ожидаемое и нормальное!

В ряде конструкционных решений в литий-полимерной батарее действительно нет защиты от разряда/переразряда (глубокого разряда ниже 3 В). Предлагаем поподробнее выяснить, почему так бывает.

Что влияет на срок службы?

Срок службы батареи зависит от нескольких факторов.

1. Размер батареи. Большие батареи мощнее, потому что больше поверхность для передачи тока. Их мощность разряда, однако, значительно меньше. LiPo лучше всего подходят для дронов, потому что они легкие. Тем не менее, они также меньше, что дает им меньше электричества.
2. Емкость относится к тому, сколько энергии аккумулятор может хранить. Оно указывается в мАч. Некоторые батареи могут накапливать большое количество, хотя они меньше по габаритам.

3. Как объяснялось ранее, химический состав батареи влияет на ее длительность. У всех есть литий-ионные соединения. Те, которые используют кобальт и литий-ион, снабжены большей мощностью. Тем не менее, они разряжают эту мощность с более низкой скоростью.

4. Некоторые эксперты по квадрокоптерам считают, что встроенное зарядное устройство в дрон заряжает с меньшей мощностью, чем внешнее зарядное устройство. Некоторые предполагают, что внешняя зарядка батарей позволяет им работать в три раза дольше.

5. Погодные условия. Если вы управляете беспилотником в ветреных условиях, он потребляет больше энергии. Лучшее время для полетов — это когда ветер спокойный и не порывистый.

6. Насколько хорошо вы соблюдаете условия хранения аккумулятора дрона, будет зависеть, как долго он будет работать. Храните его при 3,8 V или 40%. Вы всегда покупаете батареи, заряженные на этом уровне, потому что они разряжаются быстрее, если полностью заряжены. Оставьте их в прохладном, огнестойком месте, при комнатной температуре.

Влияет ли вес на долговечность АКБ? Однозначно! Необходимость нести тяжелые пропеллеры, громоздкие камеры и иногда дополнительную нагрузку опустошает его. Существует четкая взаимосвязь между весом и временем автономной работы. Чтобы увеличить его, пользователи квадрокоптера должны избегать тяжелых винтов. Они также должны убедиться, что нагрузка их дронов не превышает того, что допустимо.

Что делать, если нужно выкинуть аккумулятор

1. Разрядите до максимума такой аккумулятор с помощью зарядного устройства.
2. После этого подсоедините на некоторое время лампочку на 12 вольт к силовым проводам аккумулятора.
3. Заизолируйте контакты.
4. Отнесите в пункт приема батареек, чтобы не загрязнять природу, все таки это высокотоксичный элемент.

Почему нужно серьезно относиться к безопасности при эксплуатации аккумуляторов lipo

LiPo — это литий-полимерный аккумулятор, он высокотоковый и в малом объеме может мешать в себя очень большое количество энергии, к примеру, 4S LiPo 1500 mAh будет содержать в себе энергию в количестве 25 ватт-часов! Оболочка аккумуляторов не такая уж прочная, при сильном ударе тупым предметом (или падении на камни), оболочка может повредиться и вся накопленная энергия начнет стремиться наружу, а что хуже всего — начнется химическая реакция с воздухом, в результате чего будет образовываться сильный огонь и едкий дым.

Пример видео с воспламенившимся LiPo аккумулятором, здесь они взорвались из-за перезаряда, но при ударе может случиться тоже самое, но с меньшим огнем, так как чем выше заряд, тем сильнее реакция:

Защитите от солнцепёка

Старайтесь в солнечные жаркие дни защитить элемент питания от перегрева, например, обернув в зеркальную плёнку для окон — она отразит прямые солнечные лучи.

Не «взлетайте» на незаряженной батарее.

Тем самым вы сможете избежать дорогостоящих последствий из-за сбоев в автономности. Заряжайте АКБ (включая сменные) перед каждым полётом.

Обратите внимание на температуру.

Прогноз погоды — дронов друг. Для аккумулятора Phantom-серии DJI и Inspire допустимы более жёсткие рамки между -20°C и 40°C. Остальные квадрокоптеры, если в их инструкции не уточняется температура эксплутации, ограничения между -10°C и 40°C. Учитывайте, что на высоте температура отличается от приземных значений (чаще в меньшую сторону).

Позаботьтесь об охлаждении

По возможности обеспечьте лучший теплоотвод (установите алюминиевый радиатор, либо проредите прокладку шлейфов и проводки, снимите декоративные части корпуса для лучшего обдува, обклейте чёрные поверхности светлым полимером).

Замените старые батареи на новые

Когда возникает безотлагательная потребность летать в максимальную солнечную активность в ясную погоду летом (с 11:00 до 14:00), то лучше отказаться от комплектов старых аккумуляторов LiPo для квадрокоптера в пользу новых со свежей датой выпуска — изношенные могут не выдержать.

Не снимайте аккумулятор на включённом квадрокоптере.

Во избежание повреждения электрической схемы АКБ придерживайтесь правил. Сперва включайте пульт, затем установите батарею в коптер и только потом включайте питание. Отключаем в обратном порядке — кнопка выключения, снимаем батарею, деактивируем пульт.

Ограничивайте нагрузку на аккумулятор

При отсутствии новых комплектов батарей не испытывайте дрон на пограничных возможностях — откажитесь от трюков и резких движений, старайтесь оказывать минимальную нагрузку по питанию и избегать просадок напряжения, чтобы мягко посадить устройство.

Проверяйте статус батареи.

После того, как квадрокоптер включён, проверьте статус аккумулятора в приложении-компаньоне (для аккумулятора DJI Phantom это мобильная программа DJI GO). У вас должно быть предостаточно уведомляющих алгоритмов о севшем элементе питания, чтобы успеть посадить беспилотник до того, как он рухнет от нехватки энергии.

Пользуйтесь «умными» квадрокоптерами.

Не стоит экономить на «умных» функциях энергосбережения и предупреждения о критической температуре, быстрой потери заряда дрона и экстренных параметрах. Такие дополнения в ПО помогают отслеживать состояние АКБ и позволяют избежать потери дорогостоящего беспилотника — риск сбоев и случайностей снижается.

Проверяйте надёжность элементов

Помните, что дешёвые (восстановленные), некачественные (нет гарантии) и тем более вздувшиеся (старые изношенные) аккумуляторы имеют недостаточное напряжение при низком заряде и могут стать причиной потери квадрокоптера — используйте только надёжные элементы.

Изучайте инструкцию квадрокоптера.

В некоторых моделях предусмотрены дополнительные алгоритмы защиты линии питания. Например, в моделях серии DJI Phantom есть возможность отключать питание батареи длительным нажатием кнопки выключения. Это полезная функция, которая помогает продлить жизненный цикл аккумулятора.

Lipo аккумуляторы для гоночных дронов

Если вы собираете гоночный квадрокоптер, вам нужен аккумулятор со следующими характеристиками для наиболее эффективных полетов:

• Рейтинг не менее 80С;
• Сколько S должно быть у аккумулятора, или сколько секций в аккумуляторе в зависимости от размера рамы вашего дрона:
  — 180-220 мм и 220-250 мм — 4S, 5S и 6S Lipo.
  — 150-180 мм и 120-150 мм — 2S, 3S и 4S Lipo.
  — 90-120 мм — 1S, 2S и 3S Lipo.
• Емкость должна быть не более 1500 mAh для дронов с рамой от 220 мм до 250 мм, так как все что выше будет уже тяжелым, дрон потеряет маневренность, причем значительно. Да, вы можете на раму 220 или 240 поставить LiPo аккумулятор 6S с огромной токоотдачей (не забудьте регуляторы соответствующие поставить), но емкость все равно должна быть до 1500mAh.
  Рекомендуемая емкость:
  — 1300 и 1500 (1550)mAh для рам 180-250 мм;
  — 800-1300mAh для рам 120-180 мм;
  — 80-800mAh для рам 90-120 мм.
  

Вам может помочь и эта таблица зависимости аккумулятора от размера рамы:

Lipo аккумуляторы для съемочных дронов, долголетов и дальнолетов

Тут все проще — выбирать нужно большую емкость, например 5000 или 6000 mAh, с бОльшей емкостью дрон будет слишком тяжелым и вес/эффективность будут стремиться к отрицательному значению. По рейтингу С — вполне хватит 30С, так как для съемочных дронов используют маломощные двигатели, потому что там не нужен большой крутящий момент.

Аккумулятор без защиты в дронах всё равно защищён

Если вы имеете дело с какой-то известной моделью вроде DJI Mavic Pro 2, то в нём используется целая структура управления электрохимическим элементом питания с измерением и фиксацией таких параметров, как: напряжение, актуальная ёмкость, сила тока.

То есть функция защиты от глубокого разряда аккумулятора есть. Но почему тогда она может не работать, как указано в сообщении от пользователя?

На самом деле защита работает. Но выполняет свою роль не так, как в смартфонах и другой современной электронике. Именно с этим нюансом и столкнулся читатель, переставив аккумулятор к квадрокоптеру в другое устройство.

Аккумулятор для квадрокоптера, расшифровка маркировки

Все объяснения в данной статье будут на основе LiPo аккумулятора Infinity 1500mAh 4SP1, как самого доступного.

Давайте разберем подробнее всю маркировку этого аккумулятора.

LiPo — Литий-полимерный аккумулятор (литий-ионный полимерный аккумулятор (lithium-ion polymer battery))

У нас есть аккумулятор Infinity 1500 mAh:

Итак, слово Infinity это обычное торговое название и никакой полезной информации не несет.

• 1500 mAh — это емкость аккумулятора, которая измеряется в миллиампер в час, чем выше емкость, тем дольше будет летать квадрокоптер, но также увеличивается и вес аккумулятора.
• 4S – количество элементов в аккумуляторе, в нашем случае таких элементов 4. Пилоты и радиолюбители их называют «банками». Каждая банка имеет напряжение примерно 3.7V, а в сумме все 4 секции выдают ток 14.8V
• 1P – количество блоков в сборке, в нашем случае это 1 блок. Если было бы написано 2P, то это означало 2 блока в сборке, а простым языком – берем 2 таких аккумулятора, припаиваем провода параллельно плюс к плюсу, минус к минусу и у нас получается аккумулятор не 1500 mAh, а 3000 mAh, но с тем же самым напряжением 14.8V.
• 70С – максимальный ток разряда, который может выдать аккумулятор.

Аккумулятор после эксперимента с разрядом

Аккумулятор после такого эксперимента я отнёс домой и положил его немного стабилизироваться и «отдохнуть» в течение нескольких часов. После того, как прошло 3 часа, я еще раз проверил напряжение. Удивительно, но он восстановился до 12,8v — это 3,2v на банку, обычно батарея восстанавливает несколько десятых вольт в покое, но это было довольно значительным увеличением напряжения.

Анализ данных эксперимента

Первый полёт в этом эксперименте был с установленной сигнализаций на 3,2v на банку. В момент когда сработала пищалка в таранисе, я только хотел начать снижение, но понял, что ничего не выйдет. В результате просто не хватило энергии, чтобы вернуть квадрокоптер на место взлета для мягкой посадки, он упал прямо там где и был. По телеметрии я видел, что напряжение батареи продолжает падать — 3v, 2,9v, 2,7v. Это очень плохо. Камера и радиооборудование не отключились, а продолжали потреблять последние остатки энергии аккумулятора.

Напряжение продолжало падать: 2,5v, 2,2v на банку. В этот момент я очень торопился скорее найти квадрокоптер и отключить батарею, так как это были совсем уж низкие показания. Как только я его нашел, сразу отключил от дрона, положил в кейс и вообще относился к нему с особой осторожностью.

Последние напряжение, которое я видел по телеметрии — 1,8v на банку, всего 7,2v на весь 4S аккумулятор, учитывая всю информацию, что когда-либо я читал, было совершенно понятно, что этот аккумулятор сдох и больше не заработает. Через совсем небольшое время после отсоединения, напряжение у аккумулятора немного подскочило вверх и стало 10,8v — это 2,70v на банку, тогда как общепринято, что 3 вольта это точка невозврата для аккумулятора.

Безопасность процесса зарядки

Для того, чтобы уберечь себя от пожара, продаются специальные огнеупорные пакеты, подключается LiPo аккумулятор к зарядке и помещается в этот пакет.

Также есть и кейсы. Это отличный способ обезопаситься, если нет возможности контролировать процесс заряда лично.

Я, например, сделал для себя мини сейф из двух металлических кожухов от какого-то устройства, металл из нержавеющей стали, от огня точно не прогорит. Помещаю туда аккумуляторы и закрываю половины зажимами, соединение получается прочным, но от дыма не спасет, впрочем как и огнеупорные пакеты. Но главное обезопаситься от огня, дым быстро выветривается.

Не заряжайте аккумуляторы вблизи штор или каких-либо легко воспламеняющихся частей интерьера. Если живете в квартире, заряжайте на балконе/лоджии, а лучше вообще в кастрюле. Если в частном доме, то где-нибудь на бетонном полу или в стороне от дома.

Не помешает приобрести порошковый или углекислотный огнетушитель, другими тушить такого типа аккумуляторы нельзя!

Поверьте, такие меры максимально оправданы, когда на кону стоит сохранность вашего имущества и ничего смешного в том, что вы будете заряжать аккумуляторы в кастрюле!

Бренды

Очень хорошую репутацию среди пользователей завоевали аккумуляторные батареи Kokam, Thunder Power, Gens Ace, Turnigy и Zippy.

• Лидерами продаж являются аккумуляторы Kokam и Thunder Power. Первые из них устанавливаются на легкие квадрокоптеры, а вторые – на средние и большие летательные аппараты. Такое распределение обусловлено номенклатурой выпускаемых АКБ.
• С точки зрения производительности и качества одним из лучших является бренд Gens Ace. Единственным недостатком этих аккумуляторов является их сравнительно высокая цена.
• Жизненный цикл аккумуляторов Turnigy не столь продолжителен, как у Gens Ace. Популярность Turnigy базируется на хороших качественных показателях при относительно низкой стоимости. Кроме того, под этим брендом выпускаются довольно хорошие зарядные устройства.
• Батареи Zippy показывают очень хорошее соотношение цены и качества. Этот один из самых дешевых брендов вполне справляется с поставленными перед ним задачами, демонстрируя при этом неплохую производительность и долговечность. АКБ Zippy можно порекомендовать новичкам или создателям бюджетных квадрокоптеров.

Надеемся мы помогли вам разобраться в характеристиках АКБ и вы сделаете правильный выбор.

Важные факторы при выборе акб

Насколько хорошо батарея питает ваш дрон, во многом зависит от того, на какой из них ваш выбор остановится. Рассмотрите эти факторы перед покупкой.

1. Для начала рассмотрите параметры емкости и запаса энергии. Миллиампер-час (мАч), — это единица измерения, используемая для отображения заряда аккумулятора с течением времени. Это показатель того, сколько может электроэнергии хранить батарея. Чем выше мАч, тем значительней запас. Аккумулятор емкостью 2000 мАч будет иметь в два раза больше, чем тот, что 1000 мАч.
2. Скорость разряда – количество электроэнергии, которое способна предоставить батарея. Это ее непрерывное значение, которое обозначается латинской буквой “C”. Как правило, аккумулятор с низкой скоростью разряда будет работать дольше.
   Аккумулятор 30C, работающий только при 15C, будет работать дольше, чем аккумулятор 30C, работающий при 30 C.
3. Учитывайте напряжение. Большинство батарей LiPo имеют около 3,7 V на ячейку. Полностью заряженный аккумулятор должен иметь напряжение 4,2 В. Никогда не допускайте, чтобы оно падал ниже 3 вольт. Чтобы удостовериться, используйте электронный регулятор или программируемое зарядное устройство. Оно должно отключить батарею автоматически при 3 V.
4. Аккумулятор должен поместиться в аккумуляторный отсек вашего беспилотника и сбалансировать его. Хотя мощный и емкостный аккумулятор может соблазнить вас, он также утяжелит квадрокоптер. Это также может повредить регулятор скорости беспилотника.
5. Один из способов отслеживать долговечность источника питания – рисовать графики. Создайте диаграмму, где будет учитываться время полета относительно значения тока разряда. Т.е. как долго ваш дрон остается в воздухе и значение скорость непрерывной разрядки. У вас будет приблизительный показатель того, какую батарею вставить.
   Если вы используете свой беспилотник для транспортировки объектов, создайте диаграмму, которая отслеживает емкость аккумулятора в зависимости от его полезной нагрузки. Уделите внимание тому, сколько аккумулятора расходуется дроном с каждым количеством груза, которое он несет. Со временем вы подберете аккумулятор, который имеет наибольшую мощность относительно полезной нагрузки.

Вес и габариты акб

При выборе аккумуляторной батареи нужно исходить из параметров самого летательного аппарата. Если вы хотите поменять АКБ на серийном изделии, то габариты батареи должны вписываться в габариты аккумуляторного отсека квадрокоптера. При этом масса беспилотника с обновленной батареей не должна превышать его максимальный взлетный вес.

Невыполнение этих требований ведет к перегреву и выходу из строя элементов винтомоторной группы или к установке АКБ вне аккумуляторного отсека. Последнее может нарушить центровку машины, снизить ее управляемость и повысить лобовое сопротивление. Увеличивается и риск нарушения целостности аккумулятора при столкновениях с препятствиями или падениях.

Виды батарей для квадрокоптера

Большинство устройств используют литиевые аккумуляторы для питания. Существуют различные химические соединения лития. Все они представляют собой ионы лития, перемещающиеся из отрицательного электрода в положительную полупроницаемую мембрану, чтобы дать энергию дрону.

Выбор правильного аккумулятора для квадрокоптера

По началу, может показаться, что аккумулятор не имеет столь важного значения. Но хорошая источник питания определяет, насколько успешно летает дрон. Давайте все-таки разберемся, почему важно правильно выбрать аккумулятор для квадрокоптера:

1. Мощность для движения дрона зависит от его аккумулятора. Динамичный источник позволит ему хорошо летать. Чем выше значение мАч или емкость, тем больше силы у квадрокоптера. Компромисс заключается в том, что его зарядка займет больше времени.
2. Время полета еще одна важная причина, по которой вам понадобится мощный аккумулятор. Правильная батарея позволяет держать дрон в воздухе дольше. Время полета дрона, конечно же, зависит и от других факторов.
   Скорость полета квадрокоптера тоже определяет, как долго он будет находиться в воздухе. Выполнение трюков потребует расходовать больше электропитания. Метеорологические условия влияют, на то, как долго он сможет летать. Сильный ветер мешает оставаться на курсе.
3. Размер также имеет значение. Дроны меньших размеров используют значительно менее мощные аккумуляторы и обычно приземляются быстрее.
4. Затем есть полезная нагрузка. Чем больше дрон несет, тем большую силу оказывает квадрокоптер. Это приводит к повышению энергопотребления
5. Долговечность и надежность источника, при правильном уходе, продлит срок службы вашего дрона. Большинство беспилотных летательных аппаратов используют аккумуляторы. При правильном обслуживании и зарядке надежный аккумулятор позволит вашему устройству дольше выполнять крутые воздушные трюки.

Емкостные характеристики

Емкость LiPo АКБ определяется током, который может полностью разрядить аккумулятор за один час. Например, постоянный ток 1,3 А (или 1300 мА) способен за час истощить LiPo батарею емкостью 1300 мАч.

Изменение этого показателя в большую сторону может увеличить полетное время, но ведет к ухудшению весовых и габаритных характеристик самой аккумуляторной батареи. Отметим, что зависимость времени полета от емкости аккумулятора не является линейной функцией.

В общем случае, можно порекомендовать выбирать аккумулятор, имеющий максимально возможную емкость при весовых характеристиках, позволяющих получить взлетный вес квадрокоптера на уровне 70-75% от максимального значения этого параметра.

Как выбрать lipo аккумулятор для квадрокоптера

Для этого нужно задать вопрос, какой квадрокоптер вы собираете? Потому что для готового дрона вы бы не задавали такой вопрос, так как ответ дан производителем, да и у вас скорее всего уже есть LiPo аккумулятор от покупного готового дрона.

Какой дрон вы собираете:

• Съемочный/долголет/дальнолет;
• Гоночный.

Съемочный квадркоптер (самосборный):

Гоночный квадрокоптер:

Отличия понятны — съемочный дрон большой, тяжелый, может поднять много оборудования, также он не очень маневренный и медленнее гоночного.

Гоночный — маленький, легкий, очень маневренный и очень мощный (в плане скорости).

Как и где заряжать lipo аккумуляторы

Для того, чтобы зарядить LiPo аккумулятор, необходимо специальное зарядное устройство, например, IMAX B6 mini. В чем отличие от обычных зарядок? В многосекционных аккумуляторах необходим тщательный контроль за зарядом всех секций, чтобы они заряжались одинаково.

Каждая секция заряжается до напряжения в 4.2V, и если одна из 4 перезарядится и будет, например, 4.4, то эта ячейка скорее всего вздуется, а если газа будет слишком много, то повредится оболочка и газ воспламенится, вот для этого и используются такие компьютеризированные зарядные устройства. К тому же, в таких есть обычно много программ для различных типов аккумуляторов.

К зарядному устройству подключаются силовые проводы и балансировочные, чтобы устройство точно определяло напряжение на каждой секции аккумулятора. У батареи 4S это будет 5 проводов с белым небольшим разъемом: 4 плюсовых провода и 1 минусовой.

У всех «умных» зарядных устройств есть балансировочный режим, когда он строго проверяет напряжение каждой секции и включает или отключает нагрузку на ту или иную секцию, чтобы дозарядились слабые. Всегда заряжайте именно в этом режиме, это наиболее безопасный.

Как определить состояние аккумулятора

Как понять, что аккумулятор пора менять и он потерял значительную часть емкости? Считается, что даже если не использовать аккумулятор и держать его в режиме хранения, за год он будет терять минимум 10% емкости. Чтобы точно знать текущее состояние, нужно измерить внутреннее сопротивление секций. Такая функция есть в любом «умном» зарядном устройстве. Подробнее как измерить, читайте по ссылке ниже.

Как хранить lipo аккумуляторы

Это важный момент, на который следует обратить пристальное внимание. Если просто зарядить LiPo аккумулятор до конца и не использовать его — он стремительно начнет терять емкость и вскоре придет в негодность. Если раздрядить и тоже не использовать — тоже придет в негодность, причем это произойдет в течение 1-2 месяцев. Нужна золотая середина.

В зарядном устройстве IMAX B6 mini (я пользуюсь таким, оригиналом, поэтому все на этом примере) есть специальный режим STORAGE, то есть, хранение. В этом режиме каждая секция заряжается или разряжается до 3.85V. При таком напряжении в аккумуляторе все химические процессы происходят на минимальном уровне, в следствии чего, аккумулятор прослужит намного дольше.

После того, как вы переведете аккумуляторы в режим хранения, положите их в холодильник, при низкой температуре процессы замедлятся еще больше. Я храню в холодильнике и полностью заряженные аккумуляторы, но при условии, что использую их в течение 1-2 дня.

Когда дрон попадает в руки пользователя

На период эксплуатации производители должны предусмотреть ситуации, при которых аккумуляторы не должны:

• • случайно повреждаться извне;
• • произвольно перегреваться;
• • работать в предельной нагрузке;
• • перезаряжаться выше 4,2 В;
• • разряжаться ниже 3 В.

Количество батарей

Производители некоторых премиальных квадрокоптеров устанавливают на свое изделие две одинаковые аккумуляторные батареи, соединенные параллельно. При создании собственных моделей аналогичным образом могут поступать и любители.

У такого подхода есть свои плюсы и минусы. Во-первых, дублирование источника питания повышает надежность всего летательного аппарата. Во-вторых, увеличивается общая емкость двойной АКБ. Кроме того, параллельная зарядка двух батарей уменьшает время подготовки к полету.

Механическое повреждение

Если вы летаете в каменистой или скалистой местности, лучше дополнительно защитить аккумулятор от повреждений, для этого его можно обклеить пластиковыми уголками, этот материал очень легкий и прочный.

Когда повреждается оболочка аккумулятора, начинается химическая реакция с воздухом, выделяется дым и газ, это все может и воспламениться. Но может быть и так, что не обязательно повредить оболочку, можно просто упасть аккумулятором на камень, будет сильная вмятина и это может привести к образованию газа с последующим повреждением оболочки.

Старайтесь не падать аккумулятором на твердые поверхности и ни в коем случае не протыкайте аккумуляторы, даже старые и разряженные!

Неудача?

На этом этапе стало понятно, что я не получу точных данных из этого эксперимента. После 5 разряда я не стал продолжать этот эксперимент, так как это еще и опасно, аккумулятор при такой неадекватной эксплуатации может загореться, да и просто не хотелось добить его, раз он такой живучий.

На самом деле аккумуляторы каждого производителя ведут себя по-своему и каждый аккумулятор работает по-разному, несмотря на то, что на этикетках одинаковые характеристики. Даже аккумуляторы одного и того же производителя могут работать совершенно по-разному.

Аккумулятор из моего эксперимента который не сдох и продолжает работать, может стать хорошей рекламой для этого бренда, но это тот же самый бренд как и у другой батареи, которая при казалось бы правильной эксплуатации начала деградировать и портиться.

Перезарядка

Здесь все дело в химии. Стандартный аккумулятор нужно заряжать до напряжения 4.2 вольта и 4.35 вольта для высокотоковых. Когда такие аккумуляторы начинают перезаряжать сверх этих лимитов, запускается химическая реакция, что приводит к испарению электролита, хоть в этом типе аккумулятора он в твердом виде (полимерный). Газ накапливается, выходить ему некуда из-за герметичности.

Чтобы такого не происходило, заряжать LiPo аккумуляторы нужно строго специальными зарядными устройствами и лучше всего токами 1С. Подробнее о зарядке в главе ниже.

Подготовка аккумулятора к полету, есть ли у lipo эффект «памяти»?

Никакой подготовки делать не нужно, зарядили и полетели. У LiPo нет «памяти» и не нужно делать цикл разряд-заряд, можно дозаряжать и доразряжать, ничего ему не будет.

Причины воспламенения или взрыва аккумулятора lipo

Есть 3 основные причины, почему взрываются или как минимум вздуваются аккумуляторы.

• Перезарядка;
• Очень сильная (резкая) разрядка;
• Механическое повреждение.

Продолжение эксперимента

Эксперимент продолжается и я пробую все же добить этот аккумулятор. Снова разряжаю аккумулятор до 3,2v на банку. Каждый раз, когда я достигал эту отметку, мой дрон падал на землю, но в этот раз я уже летал над самой землей, чтобы посадка была как можно мягче. Таким образом я разрядил аккумулятор еще 5 раз и все 5 раз мой дрон падал на землю во имя науки!
После разряда аккумулятора, я оставлял его в покое на несколько часов, чтобы он немного стабилизировался и восстановился, после чего ставил на зарядку. Как бы это удивительно не звучало, но с аккумулятором ничего не случилось! Никаких признаков деградации или износа не было. Между тем, другая батарея, где порог сигнализации был на 3,5v на банку, после полетов переводилась в режим хранения. Вот здесь интересный момент, в режиме хранения у аккумулятора менялось напряжение около 0,4v, то есть это напряжение становилось на 0,4 вольта выше, чем было после заряда. Потребовалось более 2 часов, чтобы снова сбалансировать напряжение. С первого дня, как эта батарея у меня появилась, она всегда хорошо заряжалась и почти никогда я ее не разряжал ниже 3,4v даже под нагрузкой, но она первая стала себя плохо проявлять и начала показывать признаки износа.

Рекомендации по безопасному использованию батареи для квадрокоптера

Чтобы не вздулся аккумулятор квадрокоптера, не загорелся или вовсе не вывел из строя беспилотник (например, с резкой потерей заряда внезапным падением из-за спада напряжения), мы рекомендуем продумать 5 особенностей использования дрона в жаркое время года.

Даже если вы приобрели самый дорогой квадрокоптер DJI, аккумулятор подчиняется физике и химическим процессам, но никак не известности бренда или уверенности владельца в гарантийном обслуживании — неправильная эксплуатация может быть причиной отказа в бесплатном сервисе.

Взгляните на примеры батарей, за которые мы несём ответственность в Neovolt в течение 12 месяцев. Главная задача тех, кто продаёт комплекты аккумуляторов для квадрокоптеров — в случае выявления брака (от него не застрахована даже такая именитая смартфонная компания Apple, как показала практика) должна быть возможность замены или возврата средств (если партия отбраковывается целиком, скажем).

Рекомендованные lipo аккумуляторы

Хорошие аккумуляторы для гоночных квадрокоптеров на раме 220-250 мм. Особенно присмотритесь к TATTU:

Это примерный набор аккумуляторов для типичного размеры дрона, но если вы в поиске аккумулятора для TinyWhoop, CineWhoop и прочих маленьких дронов, то ищите характеристики рекомендуемых аккумуляторов на странице ваших дронов или на странице с двигателями, сейчас производители всегда дают такие рекомендации, а далее вбиваете в поиск то, что советует производитель и выбираете по цене то, что вам нравится.

Чаще всего в карточках товаров пишут «Рекомендуемый аккумулятор: 2-3S 350-450 mAh», вот от этого и нужно отталкиваться.

Сильная разрядка

LiPo аккумуляторы обладают особенностью очень быстро отдавать огромные токи и в процессе такой токоотдачи они греются, так как высвобождается энергия. Если в единицу времени будет потребляться огромный ток, на который он не рассчитан, то аккумулятор сильно нагреется и это приведет к образованию избыточного количества газа внутри упаковки, что приведет к ее разрыву с сопутствующими последствиями.

Чтобы такого не происходило, нужно правильно выбирать рейтинг аккумулятора — С. Если вы поставите на мощный гоночный квадрокоптер аккумулятор с рейтингом 30С (4S 1500 mAh) и дадите полный газ на несколько секунд, он непременно перегреется и вздуется и вам повезет, если не взорвется. Как рассчитать рейтинг по потребляемым амперам, написано в главе выше.

Советы как продлить батарею квадрокоптера

Любая батарея быстро выйдет из строя, если вы не позаботитесь о ней. Независимо от того, какой аккумулятор вы используете, предпринимайте следующие шаги, чтобы продлить срок его службы.

• Увеличьте габариты. Большие аккумуляторы = Увеличенная площадь поверхности для передачи тока. Их дополнительное преимущество для квадрокоптеров, высокую скорость разряда. Также они иногда легче.
• Купите аккумулятор с большим количеством мАч. Чем больше его мощность, тем дольше его жизнь. Обратите внимание, что в небольших квадрокоптерах обычно используется батарея работают в течение 8 минут, в то время как в больших вариантах часто используется АКБ, работающие около 25 минут.
• У некоторых беспилотников есть съемные камеры. Снимите камеру с дрона, если вам не нужно делать снимки. Камера беспилотного летательного аппарата напрямую влияет своим весом, а тем более, когда идет запись.
• Покупайте более качественный аккумулятор для квадрокоптера. Сопоставимый по размеру с оригинальным вашего дрона, может имеет более высокое значение мАч. Это полезно для увеличения времени полета.
• Заряжайте аккумулятор дрона непосредственно перед его применением. Зарядка слишком долго заранее сократит срок его службы.
• Не используйте беспилотник при сильном встречном ветре, тем самым снижая нагрузку.
• Размер пропеллера влияет на срок службы акб. При наличии камеры, пригодится большой винт. Если квадрокоптер не используется для съемки, используйте винт меньшего размера. Следите за тем, как долго работает аккумулятор каждый раз, когда вы меняете пропеллеры. Это даст вам представление о том, какие винты лучше применить.
• Обновляйте компоненты дрона, когда это необходимо. Старые двигатели, расходуют больше, чем современные.
• Старайтесь не допускать полеты с лишним ненужным весом, чтобы батарея работала дольше.
• Можно повредить аккумулятор, если дать ему полностью разрядиться. Заряжайте, когда он заполнен на 40%, и прекращайте зарядку, когда он достиг 80%.

Советы, как продлить время работы квадрокоптера и срок службы батареи

• Когда не используете, вынимайте АКБ и храните её в полузаряженном (40%-60%) состоянии в прохладном месте.• Согревайте аккумулятор для квадрокоптера теплом тела перед использованием в зимнее время. • В солнечную погоду батарея нагревается до 65°C и выше — это может привести к самовозгоранию.

Соединители

Все полетные батареи LiPo (за исключением аккумуляторов 1S и батарей, имеющих специальный дизайн) выпускаются с двумя наборами проводов и разъемов. Через силовой кабель выполняется подключение батареи к квадрокоптеру или силовому выходу зарядного устройства.

Выбор соединителя для силового кабеля зависит от максимального выходного тока батареи. Наиболее популярными типами силовых разъемов являются XT30, XT60 и XT90, выдерживающие силу тока в 30, 60 и 90 A соответственно. В качестве соединителей для балансировочного кабеля обычно используются разъемы JST-XH.

Структура lipo аккумулятора

Еще одним важным решением является выбор структуры АКБ. Напомним, что LiPo аккумулятор состоит из одной или нескольких ячеек (иногда их называют банками), соединенных последовательно. Каждый структурный элемент обеспечивает номинальное напряжение 3,7 В.

Узнать о количестве ячеек (то есть о выходном напряжении всей АКБ) можно по цифровому индексу, нанесенному на корпус батареи перед буквой S. Например, надпись 1S указывает на однобаночную структуру АКБ и выходное напряжение 3,7 В. Обозначения 2S или 3S говорят о наличии двух или трех ячеек и выходном напряжении 7,4 или 11,1 В соответственно.

Уровень выходного напряжения напрямую влияет на предельную скорость вращения установленных на коптере электромоторов. Напомним, что важнейшим параметром электродвигателя является зависимость скорости вращения его вала от питающего напряжения (без нагрузки).

Этот параметр называется KV и измеряется в оборотах на вольт. При прочих равных условиях, чем больше выходное напряжение батареи, тем выше предельная скорость вращения несущих винтов квадрокоптера, а значит и скорость всего воздушного судна. Двигатели с высоким KV устанавливают на скоростные машины.

Они способны обеспечить необходимую моделям гоночного класса высокую динамику полета без применения сложной (и тяжелой) АКБ. Если выбор делается в пользу продолжительности и плавности полета, то используются двигатели с меньшим KV. Они могут потребовать от бортового аккумулятора несколько большего выходного напряжения.

Необходимо иметь в виду, что двигатели, ESC и другая бортовая электроника имеют верхний предел питающего напряжения, который не должен нарушаться структурой выбранной пользователем АКБ.

Типы литий ионных аккумуляторов

1. LiCoO2 Литий-кобальт-оксидные батареи имеют большой запас энергии. Однако они разряжают ее с очень низкой скоростью. Они также очень пожароопасные. LiCoCo2 является наиболее распространенным литий-ионной акб. Они поставляются в цилиндрической металлической банке. Вы, вероятно, знакомы с марками аккумуляторов Energizer, Duracell, Eveready и Panasonic, которые легко доступны. Они обычно не используются в дронах, потому что они тяжелее, чем другие литиевые батареи.
2. LiFePO4 Литий-железо-фосфатные аккумуляторы сохраняют меньше энергии, но безопаснее. Они разряжают ее с достаточно высокой скоростью и имеют более длительный срок службы. Время зарядки у них быстрее.
3. Литий-полимерные или LiPo аккумуляторы — это плоские аккумуляторы, имеющие нормальное химическое строение лития, но использующие полимерные сепараторы. Эти сепараторы уменьшают их производительность, но увеличивают скорость их разрядки. У них в среднем 300 циклов разряда. Обратите внимание, что эти батареи не долговечные. Их энергия уменьшается, даже если они не используются. Емкость энергии предоставляет длительность работы в течение 5-30 минут между зарядами.

LiPo аккумуляторы чаще используются в беспилотниках, поскольку они легче. Обратите внимание, что они имеют меньшую емкость, чем другие типы литиевых батарей. Приготовьтесь их часто заряжать.

Литиево-железо-фосфатные, обычно используются для питания пультов управления. Эти батареи также заряжаются быстрее. Кроме того, передатчики не нужно поднимать с земли.

Функция защиты от глубокого разряда в квадрокоптерах работает по-другому

Особенность защиты от переразряда в квадрокоптерах обозначена и в официальной инструкции DJI. Давайте посмотрим, что пишет производитель.

«Защита от глубокого разряда: разрядка прекращается автоматически, чтобы предотвратить разрядку, когда аккумулятор не используется. Защита от глубокого разряда не включается, когда аккумулятор используется».

Всё дело в безопасности хранения и доставки устройств с литиевыми элементами питания. Производители не хотят судебных тяжб и неприятностей, постигших смартфоны Samsung Galaxy Note 7 в 2023-м году. И такие компании, как DJI не исключение.

Тогда и срабатывает защита с размыканием цепи батареи — оживить («разбудить») аккумулятор можно только на сервисном оборудовании.

Но защита не включится на работающем квадрокоптере из принципа «лучше потерять расходный аккумулятор, чем дорогостоящий дрон».

Повторимся, каждый производитель волен идти своим путём. Поэтому не всегда и не везде придерживаются такого принципа. Предлагаем узнать, в чём могут отличаться подходы.

Момент падения квадрокоптера DJI Phantom 2 из-за разряженной батареи (оригинальное видео).

Частые вопросы об использовании аккумулятора для квадрокоптера

В: Почему полностью заряженная батарея на моём беспилотнике не работает?О: Чаще всего проблема кроется в плохом электрическом контакте — прочистите зону соединения аккумулятора и клеммы.

В: Что делать, если в приложении не показывается статус аккумулятора, но коптер работает?О: Плохо установлен элемент питания или нарушено соединение — проверьте контакты, почистите их.

В: После полёта или аварии батарея перестала заряжаться, коптер не включается, что делать?О: Скорее всего в результате перегрузки произошёл разряд в ноль и сработала защита АКБ — поставьте батарею на длительную зарядку от оригинального зарядника.

В: В приложении постоянно появляются сообщения об ошибках, связанных с температурой, что делать?О: При низком уровне температуры такие квадрокоптеры, как DJI Phantom автоматически приземляются и оповещают в мобильной программе о низком уровне температуры — отключите коптер, вытащите батарею и согрейте её теплом тела; при высокой температуре мощность «умных» дронов понизится автоматически, чтобы «сбить» перегрев аккумулятора.

В: Аккумулятор не заряжается от фирменного зарядника, от него не включается коптер, длительный заряд не помогает — он умер?О: Если длительная подзарядка действительно не «пробуждает» разрядившуюся батарею, то её лучше заменить на новую.

Чего не должны делать аккумуляторы в квадрокоптерах исходя из безопасности?

Прежде всего, требования существуют к изготовлению, хранению и перевозке устройств с литиевыми аккумуляторами внутри. Они банально не должны загораться и представлять хоть какую-то потенциальную опасность как минимум до того, как попадут в руки пользователя.

Если что-то будет нарушено, то предсказать как себя поведёт Li-Ion или Li-Polymer батарея невозможно. Физика есть физика — слишком много внешних факторов и эксплуатационных нюансов, чтобы однозначно гарантировать дальнейшую безопасность.

Выводы

На основе эксперимента могу сказать одно — каждый должен самостоятельно решить, какое значение выставлять для сигнала низкого заряда. Это также зависит от того как вы летаете, как относитесь к риску, как относитесь к производительности и долговечности аккумуляторов, всё это влияет на то, какое значение вы поставите.

Можно летать до самого последнего момента, пищалка только запищит — и все уже садитесь, а если опыта мало, то вам потребуется еще некоторое время, чтобы аккуратно приземлить дрон. Никто не сможет дать вам точный совет, какое напряжение выставить, потому что всё зависит от вашего стиля полётов.

Сигнализация низкого напряжения на гоночных квадрокоптеров это всё равно не очень надежно так как из-за больших перепадов нагрузки пищалка может ложно срабатывать, просто следите за средними показаниями, а также рекомендую установить телеметрию, это такая маленькая плата OSD, которая будет выводить напряжение в шлем или очки.