米兰站网页版-米兰(中国)
  • 米兰站网页版-米兰(中国)
  • 米兰站网页版-米兰(中国)
  • 米兰站网页版-米兰(中国)
  • 米兰站网页版-米兰(中国)
  • 米兰站网页版-米兰(中国)
您当前的位置:首页(yè) > 航飞知识

无人机基础知识之锂电池篇

 

第一章:锂电池的特点(diǎn)

锂电池,这里(lǐ)讲(jiǎng)的主要是锂聚合物电池,歪果(guǒ)仁喜(xǐ)欢叫它(tā)Lipo( 来自Lithium Polymer),其实这是错误(wù)的,它的(de)全名叫锂(lǐ)离子聚(jù)合物电池(chí) (Lithium Ion Polymer)这是一种可(kě)多(duō)次充(chōng)电的电池,他的(de)发明在(zài)过去的(de)十年间(jiān)可(kě)谓(wèi)是对航模界起了翻天覆(fù)地的变(biàn)化(huà),它(tā)基(jī)本(běn)上淘汰了锂离子电池(Li-Ion),磷酸铁锂(lǐ)电池(LiFe), 镍(niè)氢电池(Nimh),镍镉电池(Ni-CD),尽管现在这些(xiē)电(diàn)池现(xiàn)在在航模界继续发挥着其(qí)他(tā)的(de)方面的作(zuò)用(比(bǐ)如Nimh作为舵机(jī)电(diàn)池有长期维(wéi)持电压的(de)特点),但是锂聚合物电池(接下来我们都(dōu)简称锂(lǐ)电池)基本上靠着(zhe)下面的三个个优点完胜他们成为大(dà)部分模友的(de)首选。

优点1:锂电池(chí)有着非常(cháng)轻(qīng)的重量,并且可以做成任何尺寸;

优点2:锂电池有(yǒu)着非常大(dà)的体积,容量比极高;

优点3:锂电池的放点率非(fēi)常高,这点非常适合(hé)短时间需要大能量的无刷电机。

这些优点可能放在船模车模里面还不会(huì)是特(tè)别明(míng)显,但是(shì)放在无人机里面,他的(de)存在直(zhí)接等(děng)于可(kě)以(yǐ)飞(fēi)或者不可以飞的(de)区别(bié)。但是锂电池也有他的弱点。比(bǐ)如:

弱点1:价格对(duì)于(yú)镍氢(qīng)电(diàn)池和镍镉电池还是有些贵 不过随着(zhe)生产(chǎn)厂商的(de)增加和技术的(de)进(jìn)步,现在已经在开始降价啦

弱点(diǎn)2:寿命短。一块普(pǔ)通锂电(diàn)池从出厂到报废最多有(yǒu)300次(cì)到500次的充电次数,但是这个数(shù)字(zì)的上(shàng)下限会因你充电和使(shǐ)用的方法(fǎ)而增加或者减少,我(wǒ)将在(zài)将来的章节讲到。

弱(ruò)点(diǎn)3:使用不稳定。由于锂电池的高体积:容(róng)量比,已(yǐ)经它所采(cǎi)用的电(diàn)解质(zhì)非常不(bú)稳定,一块锂电池(chí)可以在充电和放电的时候起火甚(shèn)至(zhì)爆炸。

弱点4:高维护成本(běn)。和其他电池相比,锂电池(chí)如果要走完它人生(shēng)(电生(shēng)??)完整(zhěng)过程,需要使用者不仅使用时候处处留心,还必须严格按照说(shuō)明来控制(zhì)储存(cún)房间的温(wēn)度。

要(yào)进(jìn)一步(bù)了解为(wéi)什么(me)锂(lǐ)电池有这些特点,我们就不得(dé)不说说(shuō)他的(de)构造和工作原理。

我们(men)知(zhī)道一块(kuài)电(diàn)池都有正极和负(fù)极,而(ér)负责(zé)锂离(lí)子在正负两极(jí)之(zhī)间的交换工作(zuò)的(de)是电解质。和使用液态电解质的锂离子电(diàn)池不同(tóng),锂(lǐ)电池使用的是干电解质,正(zhèng)负(fù)两(liǎng)极由一(yī)张像是烤箱(xiāng)里面用的锡箔纸一样的聚合(hé)物纸隔(gé)开,这也是锂聚合物电池名(míng)字(zì)的缘来。和锂离子电池(chí)必须要在(zài)一个铁盒子(zǐ)里面不同,锂电池(chí)可以牺(xī)牲厚(hòu)度来换取面积,或者(zhě)牺牲面积来换取厚度,所(suǒ)以在应用(yòng)方(fāng)面非常(cháng)适合寸土(tǔ)寸金的航模(mó)飞机。

当(dāng)时这个设计的(de)问题就是锂离子通过干电解(jiě)质(zhì)聚合(hé)物的交(jiāo)换其实是不够快的,这也是(shì)为什(shí)么锂电(diàn)池(chí)在普(pǔ)通室温下(xià)不可以(yǐ)快充的原因。当然(rán)如果你(nǐ)要把它(tā)放(fàng)一热(rè)水袋上面充电(diàn)的话,理论上是可以根据温度快充(chōng)的(de)。

我们知(zhī)道,一块电池在冬天(tiān)的时候使(shǐ)用会非常不(bú)给力,而(ér)在兜(dōu)里(lǐ)暖和了以后会(huì)施放出更多的能量。同理,假设外(wài)部(bù)温度(dù)不(bú)变(biàn),一块使(shǐ)用锂电池的飞机在飞了一分钟以后会发现飞(fēi)得(dé)更快,这正是因为电池内部(bù)的锂离子在正(zhèng)负(fù)极交换(huàn)一(yī)段时间以后的效率随着电池化学(xué)反应(yīng)而增加(jiā)了。当然,也(yě)不是说(shuō)越热(rè)越(yuè)好,一个检查动力装置效率的(de)最简(jiǎn)单的办法就是落(luò)地以(yǐ)后检查电池温度。如果电池(chí)是温热的,就没有问题,如果电池烫手,那么就表示锂离子活动过快,很有可能是桨太(tài)大(dà)了,电机无法(fǎ)跟上。

第(dì)二章:锂(lǐ)电池参数详(xiáng)解

1)电压

锂电池(chí)的基本组(zǔ)成(chéng)是单位,也就是(shì)大家(jiā)常常听说的S,比如一般常用的电池3S,就是表明它是由3个单位组成的。锂电池的一个单位标准电压是3.7伏,所(suǒ)以一个(gè)3S的电压就是11.1伏。3.7付一个单位的(de)锂(lǐ)电池比起镍电池(chí)的(de)1.2伏,说明了它可以使用相(xiàng)对简单的内部构造来达到更高的电压。

平行电路(Parallel)和串流(liú)(series)电(diàn)路的区别?市面(miàn)上大部分(fèn)超(chāo)过1S的电(diàn)池都串联的,比如一块3S的就是三个1S串联组合而成的(de)。

偶尔有些比较贵的电池比如Gens Ace就是平行的(de), 例如(rú)上(shàng)面标(biāo)有(yǒu)4S2PP就是(shì)平(píng)行(háng)的缩(suō)写)的一块2400毫(háo)安的电池,就是由(yóu)两(liǎng)块4S1200毫安电池平行连接起(qǐ)来,而达到更(gèng)高的(de)容量的。

一般1-1.5米的泡沫模型飞(fēi)机需(xū)要配套3S11.1伏)-4S14.8)的(de)电机,2米以上的(de)轻木(mù)需(xū)要配套6S(22.2)-8S(29.6伏)的电机才能带动。再往上走还有(yǒu)37伏的10S44.4伏的12S.当然(rán),由于(yú)锂电(diàn)池(chí)的可搭建性很强(qiáng),你自(zì)己也可以在上面这些(xiē)数字上面(miàn)串(chuàn)联搭建20S,24S的电池,或者平行(háng)连接(jiē)来(lái)加倍已有(yǒu)电池容量。不(bú)过超过了12S以后的航模电机就(jiù)非(fēi)常难买到了。

2)容量

电池上面标示的容量,指的(de)是(shì)xxx毫安/时(shí),有的(de)时候也是安/时,1=1000毫安。 很(hěn)多同学(xué)会对这个(gè)小时(shí)感到(dào)困(kùn)惑,理解为这块电池的使(shǐ)用时间,其实毫安/时指的是这块电池在一小时内(nèi)可(kě)以被充放的最大容(róng)量。举个例子来(lái)说,一块2500毫安/时的电池可以被(bèi)某(mǒu)个(gè)耗(hào)电2.5安(ān)的器材在(zài)一个小时内使用殆尽(jìn),被(bèi)一个(gè)耗电1.25安(ān)的器(qì)材在(zài)2小时内使用殆尽,或者被一个(gè)耗电0.5安的器材在5小时内耗尽能量。

我们平时使(shǐ)用(yòng)的电(diàn)机(jī)往往(wǎng)有着非常(cháng)高的(de)耗电量,比如(rú)说我们现在手里有一(yī)块28-26 1000KV / 235W 的电机,查看他的数(shù)据表,发现最大耗电(diàn)量15安(ān),那么就是(shì)说上面(miàn)一(yī)块2500毫安/时的电池,在最大油(yóu)门的时候,只能支撑这块电(diàn)机(jī)2.5/15 =0.166, 也(yě)就是60*0.166=9.96分(fèn)钟。实际飞行的时间当然(rán)不可能就是这(zhè)个,因为你不(bú)可能一直满油并(bìng)且锂电池也不能完(wán)全用(yòng)到0%。总(zǒng)之(zhī),知道这个方法(fǎ)可以方便你在给(gěi)模型配套(tào)电池的(de)时候做出(chū)载重和飞(fēi)行(háng)时间(jiān)最大比的决(jué)定。

3)放电率

锂电池的放电率称为 C rating。这(zhè)个(gè)参数是锂电(diàn)池参数里(lǐ)面最难(nán)理解的(de),所以我(wǒ)放在(zài)最后讲。

简单来说,C rating值是对应一个(gè)电池能够(gòu)在(zài)多(duō)快的时(shí)间(jiān)内被完全耗尽。这个数值越高,它的放电率也(yě)就越高。常见的(de)电池C值有(yǒu)20C25C40C75C等。

又来举例说(shuō)明(míng),一个(gè)上面标有10C1000毫安锂电(diàn)池,它的最快放电速度就是10倍它的容量/时,也就是说,假定(dìng)它的容量(liàng)是1000毫安/时,那(nà)么它(tā)的(de)最(zuì)大能耐就是以每分钟(zhōng)耗电(diàn)10/60分钟,也就是166毫(háo)安的速度给一个最大耗电率(lǜ)为(wéi)10A的器材配(pèi)电6分钟(zhōng),如果是20C,这个器(qì)材则(zé)最大耗电可能是20A,可以以20A/60=333毫安/分钟为它(tā)供(gòng)电3分钟。

一般(bān)固定(dìng)翼无人机(jī)除了(le)在起飞时(shí)刻特(tè)别需(xū)要(yào)高放电率以外,平时如果不做(zuò)特技的话,不大需要高C值的电池。20C-40C的(de)电池足以应付。但是如果你玩多旋翼特别(bié)是穿越机的(de)话,油(yóu)门(mén)起伏非(fēi)常大(dà)的时间需要高C值,不然你会发现你明明飞的很好,电量还有一(yī)半多,但是一个(gè)翻滚以后就无法提(tí)升高度,甚至炸机了。

基本上所有的(de)锂电(diàn)池的C rating后面还(hái)有一个burst rate,就翻译为爆发值吧,一般是2倍。比如一个20C的电池的爆发(fā)C rating就是(shì)40C。这是(shì)电池在高需(xū)求情况下能在(zài)几秒内提供的做大电源。

C值越大(dà)的电池价格也就越(yuè)贵,建议购买的时候无(wú)论如何都要在自己(jǐ)钱包允许的(de)前提(tí)买最大的,而选了10-20C的(de)包你后悔。你有可能会炸机(jī),也有可能会发现突然有一天你充电时候或者飞完下地电池就鼓(gǔ)包了,那就不好玩了(le)。

第三章:锂电池安全

有(yǒu)人(rén)称锂(lǐ)电池为航(háng)模(mó)炸弹,这个说法一(yī)点都(dōu)不(bú)为过,在(zài)我(wǒ)的航模(mó)生涯已经见证过无数次锂电池(chí)使(shǐ)用不当而照成的起(qǐ)火甚至爆炸了空中解体(tǐ)。国外甚至还有人因为(wéi)锂电池充电把整个家都烧得精(jīng)光。

1)锂电池温度

锂电其实是一个非常娇气的元件(jiàn),对温度有很(hěn)多(duō)要求,尤其(qí)是热的(de)时候(hòu),无论充电或者储(chǔ)存,都注(zhù)意(yì)要(yào)尽量避免阳光直射。换(huàn)句话说,在热带(dài)地区的锂电池(chí)从(cóng)一出生(shēng)就注定寿命不会长(zhǎng)过其他温(wēn)带地区的电(diàn)池。

不(bú)仅如此,随着电池的寿命慢慢(màn)耗尽,电池内的电(diàn)阻(zǔ)会慢慢变得(dé)更(gèng)大,不仅使得(dé)充电放电时间加长,也使得电(diàn)池变得越来越热。一般一块电池使用完毕(bì)以后温(wēn)度不会变化(huà)太大,如果你使劲儿(ér)满油门飞,它也最多不会超过35-40度,这是一个(gè)安全点(diǎn)。如果飞下来发现(xiàn)电(diàn)池有(yǒu)以(yǐ)下这些情况(kuàng),建议你不要再用了。

1. 电池烫(tàng)手(shǒu),温(wēn)度超(chāo)过了50度;

2. 飞行的时候明显(xiǎn)发现还(hái)有20%以上的电量,但是电(diàn)压明(míng)显下降;

3. 仔细看电池包装(zhuāng)发现有泡泡(pào)在缝隙(xì)中出现。

这时候也请不要把(bǎ)报废的锂电池扔到垃(lā)圾桶(tǒng),正确(què)且简易的处理步骤如下:

找一(yī)个盆子注满水,里面按照(zhào)大概40-50:1的比例加盐,然后把(bǎ)电(diàn)池(chí)泡进去几天,然后再(zài)提出来扔掉,这样(yàng)就不(bú)会引发火灾了。这个(gè)做法的原(yuán)理是(shì)盐有导电的性质,电池在盐水里面会慢慢放电,直(zhí)到所有锂电(diàn)池单元都降(jiàng)为0伏。

280% 定律

一块锂(lǐ)电池的储存安全电压应该是在3.85伏(fú),建议你一定只有在(zài)使用前才充满到4.2伏。无论(lùn)怎(zěn)么使用,请一定不要让它的电压降到(dào)3.5伏,因为到哪个时候你的电池会非常烫(tàng)手而且寿命已经(jīng)急剧减短。

一个安(ān)全的使(shǐ)用办(bàn)法就是,永远不(bú)要使用超过80%的电量,也就(jiù)是说,使用完了下来你也应(yīng)该还有20%的电量,这个时候(hòu)的单(dān)个单位(wèi)电压应该是3.75左右(yòu),比如一块2500毫安的3S电(diàn)池,它被使用(yòng)了80%的(de)毫安以后,应该还有500毫安(ān),整块电(diàn)池(chí)的电(diàn)压应该是11.25伏。

【小贴士:如果你要知(zhī)道你电池精确的电量(liàng)和电压(yā)值的话,一定要在航(háng)模下来立即就测量,如(rú)果(guǒ)你多等(děng)几分钟,电池(chí)在无(wú)压的情况下,电(diàn)压会慢慢回升。这也是为什么(me)永远不要飞一块用过的电池的原(yuán)因,因为你无法读取它真实的数(shù)据】

锂电三(sān)秘(mì)籍(jí):

— 唯有在出发之前(qián)才充电

— 使用时候千万别超过80%的(de)电量

— 电池如果(guǒ)超过(guò)3天不用的要充(chōng)(或者放电)到3.85伏一个(gè)单元(很多充电(diàn)器都有这个功(gōng)能)

3)内(nèi)部电阻(zǔ)

锂电(diàn)池不像(xiàng)食物,上面标有过(guò)期日,如果别(bié)人卖你一块电(diàn)池(chí)告(gào)诉你(nǐ)是新的,你怎么知(zhī)道(dào)是(shì)真是假?查(chá)查电阻就明(míng)白了。

大(dà)部分35C以上的正版(bǎn)电池出(chū)厂的时候(hòu)各个单(dān)位有1-5毫欧(ōu)(mOhm)的(de)电阻,如果是一(yī)块3S电池,就是(shì)大概3-15毫欧。

【说明:由于生产工艺的限制(zhì),很多100-200毫(háo)安的微小锂电池(chí)在出厂的时候内(nèi)部电阻(zǔ)就是100或(huò)者(zhě)200毫(háo)欧,但是绝大多数(shù)的2000毫安以(yǐ)上(shàng)的新电池内部电阻应该在10-30

随着电池的使用次数增加或者储存时间的增(zēng)长,锂电池的内部电阻也会慢(màn)慢(màn)变大,而且这个(gè)变化是不成比(bǐ)例的,比(bǐ)如一块电池在头一年(nián)只有(yǒu)35欧姆的电阻,但是(shì)到了第二年是50欧姆,可(kě)再等一(yī)个月就变成了(le)100欧姆,再过一个(gè)月就300欧(ōu)姆了。

那么这些数字到(dào)底(dǐ)有什么实(shí)际(jì)意义呢?我(wǒ)们分(fèn)四组情况

a) 每单位(wèi)内部电阻1-5欧姆的锂电池是块少女电池

b) 每单位内部电阻5-10毫欧的锂电池应该是被使(shǐ)用(yòng)过大概十几二十次,性能不受电(diàn)阻影响

c) 每(měi)单位内部电(diàn)阻10-20毫欧的(de)锂电池已经是在熟女(nǚ)和黄(huáng)脸婆之间了

d) 每单位(wèi)内部电阻(zǔ)20-25毫欧的电(diàn)池快断气(qì)了,续弦(xián)吧

【提醒:还记(jì)得第二章的平行电路(lù)和串联电路吧,在计算一块(kuài)电池电阻的(de)时(shí)候不要忘了先检查一下是哪种,大部(bù)分电池都是串联的,这情(qíng)况大家把每个单位的内部电阻加起(qǐ)来就是(shì)整块电池的(de)内部电阻了。如果是碰到(dào)平行的(平行电路的电(diàn)池会标(biāo)示 xSxP),读取的单独(dú)单位内部(bù)电阻就选最大的一个(gè)】

 a8c75b572cc969566e67349acd26e864.jpg

咨询航(háng)拍服务可(kě)加昆明(míng)劲(jìn)鹰无人机飞控手老(lǎo)鹰的微信laoyingfly

相关文章
云南米兰站网页版和骏鹰航空科技有(yǒu)限公司(sī) 版权所有
联系人:高先生
电(diàn)话(微信):18208826648
地址:昆明市西福(fú)路米兰站网页版和骏鹰航空科技(jì)园(yuán)
网站备案号(hào): 滇ICP备19003830号(hào)-1
米兰站网页版-米兰(中国)

微信咨询.png

米兰站网页版-米兰(中国)

米兰站网页版-米兰(中国)