Чего иногда не хватает аккумуляторам для квадрокоптеров

Если экономить на конструкции батареи для квадрокоптера, то это в итоге приведет к тому, что она будет повреждена. Более того, это даже грозит крушениями всего FPV/UAV. Причем это никак не связано с браком. 

Аккумулятор в целом может быть качественным. Он может входить в комплект модели дрона, покупка которого обходится дорого, – и при этом быть потенциально опасным.

АКБ – это один из самых важных элементов летательного аппарата, который работает на электричестве. Именно бортовая аккумуляторная батарея должна обеспечивать энергией каждую систему мультикоптера. И насколько длительным будет полет, зависит во многом от нее. 

В большинстве случаев на RC беспилотниках производят установку литий-полимерных (LiPo) аккумуляторов. У них значительное структурное разнообразие. Они обладают высокой плотностью энергии и большой скоростью разряда. И при этом у них вес и размеры относительно невелики. 

Среди достоинств LiPo аккумуляторов нужно отметить и то, что в них нет эффекта памяти, малые токи утечки. А диапазон рабочих температур – широкий. Объективности ради выделим и недостатки. Прежде всего, это не слишком большое число рабочих циклов (800-900). Ко всему существует большая опасность возгорания не только при перегреве, но и при перезарядке. 

Условия эксплуатации батареи для квадрокоптера – особые. Они выдвигают необычные требования к качеству. В частности, АКБ должны противостоять механическим повреждениям и повышенной влажности, хорошо рассеивать тепло и быть совместимыми хотя бы в рамках одного производителя.

Далее расскажем о возможных претензиях к качеству современных аккумуляторов, используемых для дронов. И вы сможете учитывать их, когда будете выбирать конкретную модель девайса.

На таких вещах, как заводской брак или маленький срок эксплуатации, мы заострять внимание не будем. Они и так очевидны. Есть смысл сразу же перейти к тем требованиям, которые по каким-то причинам не стали соблюдать некоторые производители аккумуляторов для коптеров. И в результате полеты в определенных обстоятельствах связаны с какими неприятные инцидентами.

Низкая противоударная защита

К сожалению, беспилотники не всегда можно избавить от инцидентов. Однако будет хорошо, если вы заблаговременно позаботитесь об этом, предотвратите технику от возможных последствий. Важность этого подчеркивается тем, что химический элемент питания из-за вибрации быстро деградирует. И потому он представляет опасность взрыва, когда падает.

Между ячейкой и корпусом модуля аккумулятора для квадрокоптера, как и между самими ячейками, должны быть материалы, которые смогут поглотить удар. Они должны сделать минимальной ударную вибрацию со всех стороне, то есть в любом месте. А еще лучше, если они поглотят ударную вибрацию полностью.

На что обращать внимание, когда делаешь выбор? Лучше все-таки выбирать гибкие противоударные материалы, у которых есть амортизирующая подушка.

Если мы возьмем лучшие модели коптеров, то их производители используют несколько противоударных элементов. «Заплатками» их размещают отдельно друг от друга. С помощью такой конструкции удается предотвратить взаимную передачу вибрации, и можно сделать локальным частичный удар в минимальном диапазоне.

Обеспечение пыленепроницаемости и влагозащиты

Квадрокоптер не годится для применения в плохую погоду. При этом подчеркнем, что грязь и влага вредят ему даже в том случае, когда условия благоприятные. Контакты окисляются. Статическое электричество на корпусе накапливается. И все это потому, что воздействует окружающая среда.

Естественно, аккумулятор для беспилотника должен соответствовать хоть какому-то уровню защиты IP. Однако требования предотвратить проникновение пыли или воды в различные сферы использования беспилотников распространяются и на лоток, в котором находится батарея. В самом корпусе дрона.

На что обращать внимание, когда делаешь выбор? Лучше выбрать модули с эластичным пылезащитным листом и силиконовым уплотнением. Проверьте, есть ли защита от влаги у лотка беспилотника.

Как рассеивается тепло

Это очень важно. Литиевые ячейки (Li-Ion и Li-Polymer) могут максимально нагреться до +60°С. А потом химический элемент невосполнимо деградирует.

Проблема в том, что паразитные реакции на электролите и электродах могут начаться даже при меньшей температуре. Широко известный среди инженеров пример, когда старенький аккумулятор долго прогревается чуть выше +35°C. Когда он не способен рассеивать тепло, то однажды характеристики питания могут начать резко изменяться. И дрон подвержен риску упасть.

На что обращать внимание, когда выбираешь? Производители должны применять комбинированную структуру аккумуляторной батареи дрона. Они должны добавлять лист алюминия между корпусом и элементами.

Решение создает условия, при которых тепло внутри модуля батареи не накапливается. Тепло отводится за счет того, что теплопроводность листа из алюминия отличная. Тепловые характеристики аккумулятора приобретают стабильность.

Система BMS, разработанная индивидуально

Если квадрокоптер применяют постоянно на дальних дистанциях или в коммерческих целях, то трудно предсказать, как будут себя вести электрохимические элементы питания по мере того, как увеличивается количество сменных комплектов и часов налета.

В каждом литиевом аккумуляторе производители внедряют базовые контролирующие функции. В противном случае они будут представлять опасность. Скажем, в батареях 18650 без защиты предполагается, что схема управления расположена в самом устройстве. Но в квадрокоптерах у пользователя (пилота) или, по крайне мере, у системы срабатывания экстренной посадки должны быть сведения о том, каково текущее состояние аккумулятора.

При выборе вам необходимо убедиться в том, что система управления аккумулятором (BMS) осуществляет контроль зарядки (с функцией балансировки), обеспечивает защиту батареи от экстремальных температур, чрезмерного разряда и перезаряда. Но не только. Желательно, чтобы она была процессорной.

Базовые требования к аккумуляторам для квадрокоптера

- Тип ячейки: ячейка с высоким разрядом, ячейки высокого напряжения, ячейки с температурой эксплуатации низкой и высокой.
- Емкость ячеек: без ограничений (с учетом веса/эффективности).
- Защита электронная: в процессорной системе управления батареей (BMS) должен быть чип сбора информации.
- Защита физическая: канал теплоотвода, виброизолятор, влагозащита, пылезащита.
- Срок эксплуатации: как минимум, 500 циклов.
- Температура рабочая: лучшие модели – в рамках от -30°C до +80°C, но не хуже чем от -20°C до +50°C.
- Размер и вес батареи: зависит от требований.

Аккумуляторы Kokam и Thunder Power – это лидеры продаж. Установка Kokam осуществляется на легкие квадрокоптеры. Установка Thunder Power осуществляется на летательные аппараты большие и средние. Такое распределение определяет номенклатура изготовляемых аккумуляторов.
Бренд Gens Ace считается одним из лучших, если мы учитываем качество и производительность. При этом отметим, что покупка такого аккумулятора обходится недешево. И потому это хоть и единственный, но все-таки недостаток.

По сравнению с Gens Ace жизненный цикл аккумуляторов Turnigy не такой уж и длительный. Однако он популярен. И тому есть простое объяснение. 

Батареи Zippy – это хорошее соотношение цены и качества. Бренд этот один из самых дешевых. Он показывает хорошую производительность и долговечность. АКБ Zippy подойдет новичкам или тем, кто создает бюджетные квадрокоптеры.