Своими руками
916

Полеты на батареях Li-ion 18650. +30% ко времени полета, + 500% к продолжительности жизни

Всем привет! Если кто помнит, я автор той старой статьи по основам расчетов для постройки мультикоптеров.

   Много времени утекло с тех пор, кое что поменялось и в интерфейсе калькулятора, а меня продолжают оделавать просьбами помочь с расчетами. Решил дополнить статью, тем более, что за это время изменилось многое в сфере производства батарей.
    И главным, самым интересным, на мой взгляд, событием стало появление высокотоковых батарей 18650, которые используются теперь как новый стандарт повсеместно: в электромобилях, электровелосипедах и мотоциклах, в электронных стедикамах, электронных сигаретах и начинается переход БПЛА с Li-Po на эти элементы.
   Объясню почему. Каждая батареечка, к примеру INR18650 HG2, имеет емкость 3000 mah, вес 47 грамм и умеет отдавать максимальный непрерывный ток 20A, кратковременно в пике 35А. И при этом напряжение на ячейке в новых аккумуляторах идентично литий-полимерным, то есть 4,2 вольта при полном заряде. Говоря простым языком, каждая батареечка является ячейкой с токоотдачей примерно 6C.
   У китайцев в продаже появились специальные ячейки и ленты, с помощью которых можно сделать необходимую сборку после своих простых расчетов на калькуляторе.
   Кто уже производил расчеты мультикоптеров, хорошо понимает, что каждые 100 грамм веса играют огромную роль и ощутимо сказываются на продолжительности полета.
   Сравним же тогда какие-нибудь Li-Po батареи с li-ion сборкой на 18650.
Возьмем, к примеру
ONBO 10000mAh 4S 25C Lipo Pack
Вес: 910 г

Сборкой из батареек 18650, емкостью 3000 mah, мы можем добиться емкости либо 9000 mah, либо 12000mah.
То есть сборка 4S3p 9А\ч- это 12 батареек, которые собраны в 4 банки, подключенных последовательно. А каждая банка при этом представляет собой спайку из 3 батареек с параллельным подключением. А 4S4P 12а\ч это 4 последовательных банки, состоящих из 4 батареек, спаянных между собой параллельно.
При этом токоотдача увеличивается в зависимости от количества батареек в банке. То есть 4S3P (12 батареек) может непрерывно отдавать 60А тока, а 4S4P (16 батареек) уже 80А, 4S5P (20 батареек) -100А...

На фото моя сборка 4S3P.

 

   Вес 581 грамм с проводами, разъемами. При этом она собрана не очень правильным способом- с помощью пайки с каплей кислоты (во избежание перегрева), хотя по хорошему никелевые пластины нужно варить контактной сваркой. Итого у нас вес 581 грамм на 9000 mah.
   Если батарея будет 1200 mah 4S4P, то вес будет 775 грамм. Ощущаете разницу с li-po? Емкость на 2000 mah выше и при этом вес на 130 грамм меньше!

    Попробуем разобрать это на конкретном примере.
Возьмем за основу, к примеру самую распространенную дешевую раму гексакоптера

1)F550, (вес 478 г.)

2) 3 комплекта  карбоновых винтов для мультикоптера 10x4.5  (56 г.)

3) 6 моторов Sunnysky X2212 980KV (360 г)

4) 6 регуляторов оборотов HOBBYWING XROTOR 20A (84 г)

5) Полетный контроллер APM 2.8 + NEO M8N GPS + Power Module XT60 (60 г)

    Итоговый вес коптера с приемником управления, проводкой, без АКБ, камеры и подвеса выйдет примерно в 1150 грамм. С камерой и подвесом, FPV передатчиком +300 грамм. То есть 1450 грамм + вес аккумулятора.

    С вышеуказанным аккумулятором Li-Po 10 000 mah
Время полета получится 15-22 минуты. При этом будет небольшая перегрузка на моторы в максимальном режиме, летать с «газом в пол» нельзя! Тем не мерее конфигурация рабочая.

   

   С батареей 4S4P 12000Mah. Мы имеем расчетное полетное время от 19 до 27 минут с нормой во всех параметрах. Дело в том, что в калькуляторе выбраны батареи 18650 от Samsung, которые имеют пиковую токоотдачу 15А, в то время как наши LG 20А постоянную и 35А в пике. Смотрим на показатель потребления тока в максимальном режиме, он составляет 113А. Это, конечно, многовато, тк в номинале батарея будет рассчитана на 80А постоянной отдачи. Но идея в целом, я думаю, понятна. Нужно экспериментировать в расчетах и добиваться оптимальных показателей на первоначальном этапе. Данная конфигурация будет отлично работать, если не летать на аппарате в постоянном режиме «газ в пол». При висении полностью снаряженный коптер будет потреблять всего 22А!!!

А что же мы имеем в итоге помимо выигранных почти 30% времени?
1) Очень важный параметр — это продолжительность жизни литий-ионных батарей. В спецификациях без потери емкости при постоянном разряде батарей током 20А, они проживут от 200 до 300 циклов. Если нагружать меньше, то от 1000 до 2000 циклов!
В то время как на практике даже самые дорогие брендовые Li-Po даже при щедящем режиме полетов вздуваются уже на 30-50м цикле и при этом очень опасны! И с ними не пускают в самолет, в отличие от литий-иона. По крайней мере я не нашел их в списке запрещенных грузов.
2) Цена! Лот из 20 вышеупомянутых батарей в Китае с доставкой в РФ стоит около 5 тыс руб. Из них можно собрать пак 4S5P 15000 mah.

Для этого нужны еще ячейки,

балансировочные разъемы,

контактная лента,

силовые провода,

разъемы XT-60

В итоге примерно за 6 тыс руб мы получаем 4S 15000 mah батарею, весом 968 грамм с токоотдачей 100А в номинале и 175А в пике. В то время как Li-Po 16000 mah будет весить 1250 грамм, а стоимость будет приближаться к 15 тыс руб.

    На практике же разница в 300 грамм при почти идентичной емкости играет огромную роль!!!

    Если кто-то решит заняться пайкой подобных аккумуляторов, то расскажу, как паял я. Сначала собрал ячейки под нужное количество, порезал контактную ленту под размер, промерил и провел балансировочные разъемы, затем залудил каждый контакт аккумулятора оловом, нанеся предварительно маленькую каплю кислоты. Затем уже на залуженные аккумуляторы положил пластины, в которых на месте контакта с каждой батареей есть отверстие, снова нанес на эти отверстия по капле кислоты и прикоснулся паяльником с каплей олова. Пайка происходит моментально, менее чем за секунду. Важно не перегревать батареи! 

   Ну и, в подтверждение моих слов. Одному человеку посоветовал собрать на таких аккумуляторах пак. Итог таков, что на li-po он летал 11 минут в тепле, а на li-ion летает 19 минут в мороз и это на первом цикле. Как известно, литий-ион раскачивается и начинает отдавать всю емкость только к 10му циклу.
 

 

Дополняю пост фотографиями пайки.
 

7 комментариев

avatar

Спасибо)
Пайка в домашних условиях — вот где тонкое звено(

Последний раз редактировалось
avatar

Друг собрал контактную сварку, чтобы собирать такие батареи. Но У меня припаялось все очень надежно. Да и пара друзей уже налетали по 300 циклов и никаких проблем. Паяли таким же способом.

avatar

Дополнил пост фотографиями пайки.

avatar

Хороший обзор, нО..! При вставки ссылок, делай пожалуйста направление ссылки *_blank*, чтобы она вела на другую вкладку, это намного удобнее, особенно при показе сравнений.

avatar

Прошу прощения. Я просто привык всегда открывать ссылки нажатием на колесико мыши, тогда автоматически открывается в новой вкладке.

avatar

Тут родилась делема. Есть Ф550. Летал на ЛИПЕ 5000 4С 14 вольт. 12+ минут.  Так вот посмотрел на ютубе, что летают и на ф550 3с. Так вот уважаемые знатоки внимание вопрос что лучше собрать 4С на 12 батареях емкостью 12000 или 3С на 15 батареяхъ емкостью 15000?  Разница 3000 МАЧ Я летал примерно 4-6 мин.на 3с. Цель- Для съемок не спешно и плавно без гонок за машинами и тд..

Последний раз редактировалось
avatar

Открывать калькулятор и считать. Я для этих случаев статью писал. Важно добиться оптимального соотношения параметров. Если газ висения больше 50%, то все узлы напрягаются и изнашиваются быстрее, коптер становится вялым и неповоротливым, т к просто чтобы лететь вперед, коптер  уже крутит моторы чуть ли не на пределе, отсюда вибрации, перегрев двигателей, предельная нагрузка на регуляторы, предельные токи везде, батареи живут меньше.... 

На вопрос между 3C и 4C я всегда буду выбирать напряжение повыше. Долголёты собирают на 6S с большими пропеллерами на низкооборотистых двигателях. А 3C — это прямая дорога к перевороту от малейшего порыва ветра и скорость полета ниже на треть при идеальных расчетах. В общем калькулятор все покажет и газ висения и время полета и скорость, просто научитесь им пользоваться.

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.