LiPo baterie 3S vs. 4S vs. 6S: Která konfigurace dronu se hodí?

Výběr správné konfigurace LiPo baterie je jedním z nejdůležitějších rozhodnutí při návrhu napájecího systému dronu. Baterie 3S, 4S nebo 6S mění napětí dodávané do motoru a elektronického regulátoru otáček (ESC), což ovlivňuje aktuální požadavek, otáčky motoru, výběr vrtule, kabeláž, teplo a chování za letu.

Nejlepší konfigurace není určena pouze kapacitou baterie. Vysokonapěťová baterie může snížit proud pro daný požadavek na výkon, ale může také zvýšit rychlost motoru, změnit účinnost pohonu a vyžadovat jiný ESC nebo vrtuli. Systém s nižším napětím může být snadněji integrovatelný, ale může vyžadovat vyšší proud a větší vodiče.

Tato příručka porovnává konfigurace LiPo baterií 3S vs. 4S vs. 6S pro FPV, rekreační, zemědělské a průmyslové drony. Zaměřuje se na výběr konfigurace. Základní definice napětí viz průvodce napětím baterie dronu.

Rychlá odpověď

• 3S LiPo baterie vyhovují nízkonapěťovým systémům, lehkým dronům a pohonným systémům navrženým kolem jmenovitého napětí přibližně 11,1 V.

• 4S LiPo baterie poskytují společnou rovnováhu mezi napětím, proudem, velikostí a výkonem pro mnoho FPV a středně výkonných dronů.

• 6S LiPo baterie vyhovují systémům s vyšším výkonem, které jsou navrženy pro jmenovité napětí přibližně 22,2 V a zvládnou přibližně 25,2 V při plném nabití.

• Žádná z těchto konfigurací není univerzálně nejlepší.

• Vybraná baterie musí odpovídat motoru, ESC, vrtuli, nabíječce, kabeláži, užitečnému zatížení a profilu letu.

Co znamená 3S, 4S nebo 6S?

Číslo udává, kolik článků je zapojeno do série. 'S' znamená řadu.

Při použití typického jmenovitého napětí článku přibližně 3,7 V:

• 3S = 3 × 3,7 V = 11,1 V;

• 4S = 4 × 3,7 V = 14,8 V;

• 6S = 6 × 3,7 V = 22,2 V.

Při plném nabití dosahuje typický LiPo článek přibližně 4,2 V:

• 3S = 12,6 V;

• 4S = 16,8 V;

• 6S = 25,2 V.

Hodnocení S nepopisuje kapacitu, hodnocení C, hmotnost baterie ani dobu letu. Sada 4S 2 200 mAh a sada 4S 6 000 mAh mají stejné jmenovité napětí, ale velmi odlišnou energii, hmotnost a proudovou kapacitu.

3S LiPo baterie: Výhody a omezení

3S LiPo baterie je určena pro nízkonapěťový pohonný systém.

Potenciální výhody

• nižší napětí může vyhovovat menším motorům a elektronice;

• užitečné pro lehké platformy dronů;

• může zjednodušit integraci pro systém navržený kolem 3S;

• může snížit napěťové namáhání kompatibilní elektroniky;

• vhodné pro určité malé FPV a rekreační drony.

Potenciální omezení

• může být vyžadován vyšší proud pro stejný výstupní výkon;

• mohou být potřeba větší dráty nebo konektory;

• vysokoproudé ztráty mohou být významnější;

• nemusí poskytovat dostatečné napětí pro větší nebo těžší letadlo;

• sadu 3S nelze nahradit systémem 4S nebo 6S bez potvrzení plné kompatibility pohonu.

Konfigurace 3S může být vhodná, když je letadlo lehké a kombinace motor-vrtule je navržena speciálně pro jeho rozsah napětí.

4S LiPo baterie: Výhody a omezení

4S LiPo baterie poskytuje jmenovité napětí přibližně 14,8 V a 16,8 V při plném nabití.

Potenciální výhody

• široce používané v systémech FPV a středně výkonných dronů;

• nabízí praktickou rovnováhu mezi napětím a proudem;

• může podporovat silné zrychlení při spárování s kompatibilními motory;

• může snížit proud ve srovnání s ekvivalentním systémem 3S;

• běžně dostupné v různých kapacitách a tvarech.

Potenciální omezení

• vyžaduje ESC a motor dimenzovaný na napětí při plném nabití;

• může zvýšit rychlost motoru ve srovnání s 3S;

• může vyžadovat jiný výběr vrtule;

• automaticky neposkytuje delší dobu letu;

• může být nevhodný pro pohonný systém určený pouze pro 3S.

Systém 4S je často praktickým výchozím bodem pro obecný vývoj FPV, ale kompatibilita musí být potvrzena skutečným testováním motoru a vrtule.

6S LiPo baterie: Výhody a omezení

6S LiPo baterie poskytuje jmenovité napětí přibližně 22,2 V a 25,2 V při plném nabití.

Potenciální výhody

• může snížit proud pro daný požadavek na výkon;

• může snížit odporové ztráty ve vysoce výkonných systémech;

• může podporovat náročné pohonné platformy;

• může zlepšit účinnost energetického systému, když jsou motor a vrtule správně sladěny;

• je vhodný pro některé vysoce výkonné FPV a průmyslové vzory.

Potenciální omezení

• vyžaduje motor s vyšším napětím, ESC a výkonovou elektroniku;

• může zvýšit otáčky motoru nad konstrukční limit;

• může vyžadovat různá nastavení vrtulí a letového ovladače;

• může zvýšit náklady na systém a složitost integrace;

• nezaručuje delší dobu letu;

• sada 6S nesmí být nikdy připojena k elektronice, která nesnese její plné nabíjecí napětí.

6S je systémová volba, nejen větší baterie. Měl by být vybrán až po kontrole kompletního hnacího řetězce.

3S vs. 4S vs. 6S srovnání

Současný vztah lze ilustrovat takto:

Výkon (W) = napětí (V) × proud (A)

Pro ilustrativní požadavek 740 W:

To jsou zjednodušené hodnoty. Skutečný proud závisí na účinnosti motoru, zatížení vrtule, napětí baterie při zatížení, letovém režimu, užitečném zatížení a teplotě.

Jak konfigurace ovlivňuje dobu letu

Baterie s vyšším napětím automaticky nezajistí delší dobu letu. Doba letu závisí na celkové spotřebě energie a výkonu letadla.

Energie baterie (Wh) = jmenovité napětí (V) × kapacita (Ah)

Například:

• 3S 5Ah: 11,1V × 5Ah = 55,5Wh;

• 4S 5Ah: 14,8V × 5Ah = 74Wh;

• 6S 5Ah: 22,2V × 5Ah = 111Wh.

Vyšší napětí však může mít jinou kapacitu, hmotnost, účinnost motoru a spotřebu energie. Skutečný výsledek letu závisí na celém systému.

Kompletní výpočet doby běhu viz Jak dlouho vydrží baterie dronu.

Kompatibilita motoru, ESC a vrtule

Před výběrem konfigurace ověřte následující:

Motor

Motor musí podporovat zvolené napětí a očekávanou rychlost otáčení. Použití akumulátoru s vyšším napětím může zvýšit rychlost motoru a jeho zahřívání.

ESC

ESC musí tolerovat napětí při plném nabití baterie. Systém 6S má jmenovitě 22,2 V, ale při plném nabití může dosáhnout přibližně 25,2 V.

Vrtule

Změna z 3S na 4S nebo 6S může změnit tah, otáčky a proud. Vrtule musí být vybrána s motorem a baterií jako kompletní systém.

Letový ovladač a příslušenství

Kamery, vysílače, senzory, regulátory napětí a výkonové moduly mohou vyžadovat regulovaný vstup. Před změnou konfigurace ověřte jejich limity napětí.

Nabíječka

Nabíječka musí podporovat zvolený počet článků a režim nabíjení LiPo. Nastavení nabíječky pro 4S by se nemělo používat pro sadu 6S.

Která konfigurace vyhovuje různým aplikacím dronů?

Tato tabulka je spíše výchozím bodem než univerzálním doporučením. Skutečná konfigurace musí být testována se zamýšleným motorem, ESC, vrtulí a užitečným zatížením.

Jak C-rating mění rozhodnutí

Volba napětí a C-rating by měly být hodnoceny společně.

Konfigurace s vyšším napětím může snížit proud požadovaný pro konkrétní výstupní výkon, ale baterie stále potřebuje dostatek schopnosti nepřetržitého a nárazového vybíjení.

Recenze:

• průměrný proud;

• špičkový proud;

• trvání prasknutí;

• pokles napětí;

• teplota baterie;

• limity konektoru;

• měřidlo drátu;

• užitečné zatížení;

• letový režim.

Více informací naleznete na Průvodce hodnocením baterie dronu C.

Časté chyby při výběru

Za předpokladu, že 6S je vždy lepší

6S může být výhodný v kompatibilním vysoce výkonném systému, ale může poškodit elektroniku nebo způsobit nadměrné otáčky motoru, pokud byla platforma navržena pro 3S nebo 4S.

Porovnání kapacity bez porovnávání napětí

Kapacita v mAh sama o sobě neukazuje celkovou energii. Porovnejte watthodiny a hmotnost balení.

Ignorování napětí při plném nabití

Vždy navrhujte pro napětí při plném nabití, nikoli pouze pro jmenovité napětí.

Výběr baterie před motorem

Nejprve by měl být vyhodnocen motor, ESC a vrtule. Baterie musí podporovat výsledné požadavky na proud a napětí.

Zacházení s napětím jako záruka doby letu

Doba letu závisí na energii, zatížení, hmotnosti, účinnosti, větru, teplotě a provozním chování.

Co by měli poskytnout kupující OEM

Při požadavku na vlastní konfiguraci baterie dronu uveďte:

• cílové napětí nebo počet buněk;

• kapacita;

• průměrný a špičkový proud;

• specifikace motoru a ESC;

• informace o vrtuli;

• užitečné zatížení;

• cílový čas letu;

• maximální rozměry balení;

• maximální hmotnost;

• požadavky na konektor a kabel;

• způsob nabíjení;

• provozní teplota;

• požadavky na BMS nebo PCM;

• potřeby testování a dokumentace.

ZERNE's Vlastní bateriová služba může podporovat diskusi o konfiguraci článků, rozměrech, konektorech, ochranných součástech a podmínkách aplikace.

Často kladené otázky

Je 4S lepší než 3S pro dron?

Ne vždy. 4S může poskytnout vyšší napětí a nižší proud pro daný požadavek na výkon, ale motor, ESC a vrtule musí být kompatibilní.

Je 6S lepší než 4S?

6S může vyhovovat systémům s vysokým výkonem, ale není univerzálně lepší. Vyžaduje kompatibilní elektroniku, otáčky motoru, výběr vrtule a nabíjecí zařízení.

Poskytuje 6S delší dobu letu než 4S?

Ne automaticky. Doba letu závisí na energii baterie, hmotnosti, spotřebě energie, účinnosti pohonu, užitečném zatížení a počasí.

Mohu použít 4S baterii na 6S dronu?

Pouze v případě, že je celý pohonný systém navržen tak, aby bezpečně fungoval s oběma konfiguracemi. Nejprve ověřte požadavky na motor, ESC, vrtuli a řídicí systém.

Jaké je napětí LiPo baterie 3S, 4S a 6S?

Typická jmenovitá napětí jsou 11,1V pro 3S, 14,8V pro 4S a 22,2V pro 6S. Napětí při plném nabití jsou přibližně 12,6V, 16,8V a 25,2V.

Jaká konfigurace je nejlepší pro závody FPV?

Mnoho závodních systémů FPV používá 4S nebo 6S, ale správná volba závisí na KV motoru, vrtuli, hmotnosti, aktuální poptávce a výkonnostním cíli pilota.

Jaké informace potřebuje výrobce baterie?

Uveďte napětí, kapacitu, proud, motor, ESC, vrtuli, užitečné zatížení, rozměry, hmotnost, konektor a požadavky na nabíjení.

Závěr

Volba mezi LiPo baterií 3S vs. 4S vs. 6S by měla být založena na kompletním systému napájení dronu.

3S může vyhovovat lehkým platformám s nižším napětím. 4S nabízí praktické vyvážení pro mnoho FPV a středně výkonných systémů. 6S může snížit proud ve vysoce výkonných aplikacích, ale také vyžaduje kompatibilitu s vyšším napětím a pečlivé přizpůsobení pohonu.

Správná konfigurace je ta, která splňuje požadavky dronu na napětí, výkon, proud, hmotnost, bezpečnost a dobu letu, aniž by byly překročeny limity motoru, ESC, vrtule nebo nabíječky.

Potřebujete pomoci s výběrem kompatibilní konfigurace baterie 3S, 4S nebo 6S? Pro vlastní vyhodnocení baterie dronu kontaktujte ZERNE.