Jak zbudować pakiet akumulatorów Lipo?

Mocne serce dronów: odsłanianie kunsztu akumulatorów litowo-polimerowych

Montaż abateria dronaPack to umiejętność pełna wyzwań i nagród. Pozwala nie tylko w pełni dostosować wytrzymałość i moc, ale także zapewnia głęboki wgląd w rdzeń energetyczny drona. Nie jest to jednak prosta zabawa w lutowanie – to precyzyjna sztuka, która równoważy wiedzę elektroniczną, sprawność manualną i świadomość bezpieczeństwa. Ten artykuł będzie systematycznie wprowadzał Cię w świat budowy akumulatorów LiPo do dronów.

I. Podstawowe zasady: dlaczego połączenia szeregowe i równoległe?

Zanim zagłębisz się w temat, zapoznaj się z podstawową architekturą elektryczną zestawów akumulatorowych. Różne cele osiągamy dwoma metodami:

Połączenie szeregowe: zwiększa napięcie

Metoda: Podłącz dodatni zacisk jednego ogniwa do ujemnego zacisku następnego ogniwa.

Efekt: napięcie wzrasta, a pojemność pozostaje niezmieniona.

Zastosowanie w dronach: Wyższe napięcie w systemie zasilania zmniejsza pobór prądu przy równoważnej mocy wyjściowej, poprawiając wydajność i zapewniając szybszą reakcję mocy. Typowe akumulatory 3S zapewniają około 11,1 V, natomiast akumulatory 6S dostarczają około 22,2 V.

Połączenie równoległe: zwiększenie wydajności

Metoda: Połącz razem zaciski dodatnie wszystkich ogniw i zaciski ujemne.

Efekt: Pojemność wzrasta, podczas gdy napięcie pozostaje niezmienione.

Zastosowanie drona: Bezpośrednio wydłuża czas lotu. Na przykład połączenie równoległe dwóch ogniw 2000 mAh daje całkowitą pojemność 4000 mAh przy zachowaniu napięcia pojedynczego ogniwa.

Większość akumulatorów do dronów ma strukturę „szeregowo-równoległą”.

Przykład: „6S2P” składa się z 6 grup ogniw połączonych szeregowo w celu uzyskania wysokiego napięcia, przy czym każda grupa zawiera 2 ogniwa połączone równolegle w celu zwiększenia pojemności.

II. Cztery podstawowe elementy akumulatorów

Komórki: Jakość to podstawa. Zawsze wybieraj ogniwa zasilające renomowanych marek o spójnych specyfikacjach.

Spójność jest podstawą montażu pakietu, obejmującą pojemność, rezystancję wewnętrzną i szybkość samorozładowania. Preferowane są nowe ogniwa z tej samej partii produkcyjnej.

Wiązania niklowe: „mostki przewodzące” pomiędzy ogniwami. Wybierz odpowiedni materiał, szerokość i grubość w oparciu o maksymalny prąd ciągły akumulatora. Niewystarczający przekrój poprzeczny powoduje przegrzanie i stwarza zagrożenie dla bezpieczeństwa.

System zarządzania baterią (BMS): „inteligentny mózg” pakietu baterii.

Obudowa i okablowanie:

Przewody: Główne kable odprowadzające (np. złącza XT60, XT90) muszą być wystarczająco wytrzymałe (np. przewód silikonowy 12AWG), aby wytrzymać wysokie prądy.

Głowica równoważąca: Służy do podłączenia do BMS lub ładowarki równoważącej; musi odpowiadać liczbie komórek (S).

Obudowa: Rurka termokurczliwa lub sztywna obudowa zapewnia izolację, ochronę przed wilgocią i ekranowanie fizyczne.

III. Praktyczne kroki: budowanie kompletnego systemu od podstaw

Przygotowanie:

Niezbędne narzędzia: zgrzewarka punktowa, multimetr, rękawice żaroodporne, okulary ochronne.

Środowisko pracy: Dobrze wentylowane miejsce wolne od materiałów łatwopalnych; powierzchnia robocza pokryta matą antystatyczną.

Krok 1: Sortowanie i testowanie

Przetestuj i posortuj wszystkie ogniwa za pomocą testera pojemności i miernika rezystancji wewnętrznej. Upewnij się, że parametry komórek w każdej grupie równoległej lub szeregowej są tak spójne, jak to możliwe. Stanowi to podstawę do późniejszego skutecznego równoważenia BMS.

Krok 2: Planowanie i układ

Zaplanuj fizyczny układ komórek w oparciu o konfigurację docelową. Izoluj ogniwa za pomocą izolacyjnych przekładek, aby zapobiec zwarciom.

Krok 3: Połączenia zgrzewane punktowo

Spawanie grupowe równolegle: Najpierw zespawaj ogniwa, które mają być połączone równolegle, za pomocą pasków niklowych. Upewnij się, że połączenie jest pewne i ma niski opór.

Połączenie szeregowe: Traktuj grupy równoległe jako pojedynczą jednostkę. Następnie połącz je szeregowo za pomocą pasków niklowych, łącząc zaciski dodatnie i ujemne, tworząc kompletne „ciągi ogniw”.

Spawanie głównych linii próbkowania: Przyspawaj kable taśmowe próbkowania napięcia BMS do dodatnich i ujemnych zacisków każdego ciągu ogniw.

Krok 4: Instalacja BMS i końcowe spawanie

Zabezpiecz BMS w wyznaczonym miejscu.

Najpierw włóż kabel taśmowy próbkujący do BMS. Użyj multimetru, aby sprawdzić prawidłowe napięcie dla każdego ciągu ogniw.

Po potwierdzeniu przyspawaj zaciski dodatni (P+) i ujemny (P-) głównego kabla odprowadzającego do odpowiednich portów w BMS.

Krok 5: Izolacja i hermetyzacja

Owiń zespół ogniwa materiałami izolacyjnymi, takimi jak papier pakowy lub płyta epoksydowa, aby zapobiec wewnętrznym zwarciom.

Nasuń rurkę termokurczliwą na zespół i równomiernie podgrzej ją za pomocą opalarki, aby zapewnić szczelne zamknięcie wokół pakietu baterii.

Zamontować złącze równoważące i główne złącze wylotowe.

Krok 6: Wstępna aktywacja i testowanie

Podłącz zmontowany zestaw akumulatorów do ładowarki balansującej i wykonaj pierwsze ładowanie niskim prądem (np. 0,5C).

Stale monitoruj napięcie każdego ogniwa, aby sprawdzić prawidłowe działanie równoważenia BMS.

Po zakończeniu ładowania odstaw pakiet na kilka godzin. Sprawdź ponownie napięcia, aby upewnić się, że nie ma nietypowych spadków napięcia.

IV. Wytyczne dotyczące bezpieczeństwa

Zawsze noś okulary ochronne: chroń oczy przed łukami elektrycznymi lub eksplozjami spowodowanymi przypadkowymi zwarciami podczas dowolnej operacji.

Zapobiegaj fizycznym nakłuciom: Obchodź się z komórkami ze szczególną ostrożnością, jak z jajami.

Używaj worków przeciwwybuchowych: Wstępne testy i ładowanie należy przeprowadzić w workach przeciwwybuchowych.

Izoluj narzędzia: Upewnij się, że wszystkie metalowe uchwyty narzędzi są izolowane, aby zapobiec jednoczesnemu kontaktowi z zaciskami dodatnimi i ujemnymi.

V. Przyszłe trendy: Kierunki modernizacji pakietów akumulatorów LiPo

Obecnie,akumulator LiPo do dronapakiety ewoluują w kierunku „wysokiej gęstości energii + inteligentnej funkcjonalności”: Półstałe ogniwa LiPo osiągnęły gęstość energii 400 Wh/kg (wzrost o 50% w porównaniu z tradycyjnymi ogniwami), umożliwiając w przyszłości „podwójną wytrzymałość przy tej samej masie”. Inteligentne systemy BMS będą obejmować alerty temperaturowe i monitorowanie stanu ogniw, zapewniając w czasie rzeczywistym informacje o stanie baterii za pośrednictwem aplikacji, aby jeszcze bardziej ograniczyć zagrożenia bezpieczeństwa.