Drone-akun C-luokitus selitetty: Jatkuva vs. purkauspurkaus

Drone-akun täytyy tehdä muutakin kuin varastoida energiaa. Sen on myös toimitettava riittävästi virtaa moottoreiden käynnistämiseen, työntövoiman ylläpitämiseen, nopeisiin kaasun muutoksiin reagoimiseen ja vaaditun hyötykuorman kuljettamiseen ilman liiallista jännitteen pudotusta tai ylikuumenemista.

Tästä syystä drone-akun C-luokitus on tärkeä määritys FPV-drooneille, maatalouden UAV:ille, teollisuustarkastusalustoille ja muille suuritehoisille lentokoneille. C-luokitus kuvaa akun virransyöttökykyä suhteessa sen kapasiteettiin. Se ei kuitenkaan ole täydellinen suoritustakuu.

Kahdella akulla voi olla sama kapasiteetti ja C-luokitus, mutta ne toimivat eri tavalla kennokemian, sisäisen vastuksen, lämpötilan, testin keston, jännitteen katkaisun, pakkauksen rakenteen ja valmistuslaadun vuoksi. Akku, joka on mitoitettu suurelle virralle lyhyen purskeen aikana, ei välttämättä sovellu dronille, joka vaatii jatkuvasti suurta virtaa.

Tämä artikkeli selittää eron jatkuvan ja purskepurkauksen välillä, näyttää kuinka arvioida virta C-luokituksen perusteella ja hahmotellaan, kuinka OEM-tiimit voivat validoida akun todellisissa drone-käyttöolosuhteissa.

Pikavastaus

C-luokituksen peruskaava on:

Suurin teoreettinen virta (A) = akun kapasiteetti (Ah) × C-luokitus

Esimerkiksi 5 Ah:n akun, jonka luokitus on 30 C, teoreettinen virta-arvo on:

5Ah × 30C = 150A

Tämä ei välttämättä tarkoita, että akku voi turvallisesti toimittaa 150A jatkuvasti. Luokitus voi viitata lyhyeen purskeeseen, tiettyyn testin kestoon tai tiettyyn rajatilanteeseen.

Keskeinen ero on:

Turvallista akun valintaa varten vertaa akun jatkuvaa luokitusta dronin jatkuvaan virtaan ja purskeen luokitusta todelliseen huipputarpeeseen. Älä valitse pakkausta käyttämällä vain suurinta tarraan painettua numeroa.

Mitä C-luokitus tarkoittaa?

C-luokitus on suhteellinen mitta, joka perustuu akun kapasiteettiin. Kirjain 'C' tarkoittaa akun kapasiteettia ampeeritunteina.

Suuremman kapasiteetin omaava akku voi teoriassa tuottaa enemmän virtaa samalla C-luokilla:

Nämä arvot ovat yksinkertaistettuja laskelmia. Niitä ei pidä käsitellä taattuina käyttörajoina, ellei valmistaja ole määritellyt testiolosuhteita ja vahvistanut tulosta.

Esimerkiksi 6Ah:n akku, jossa on merkintä 40C, ei välttämättä toimita 240A jatkuvasti kaikissa lämpötiloissa, pakkausasetelmissa tai lentoolosuhteissa. Todellinen käyttövirta voi olla pienempi lämmöntuotannon, jännitteen laskun, liittimien rajoitusten, kennojen ikääntymisen tai akun hallintarakenteen vuoksi.

Jatkuva vs. purkauspurkaus

Jatkuva purkautuminen

Jatkuva purkautuminen on virtaa, jonka akku voi tarjota määritellyn jatkuvan ajanjakson ylittämättä määritettyjä rajoja.

Rajoitukset voivat sisältää:

• pienin käyttöjännite;

• kennon maksimilämpötila;

• hyväksyttävä jännitteen lasku;

• suurin sisäisen vastuksen nousu;

• määrätty testin kesto;

• sallittu kapasiteetin menetys;

• turvallisuus- ja suojaehdot.

Jatkuva virta on erityisen tärkeä droneille, jotka viettävät paljon aikaa kuormitettuna, kuten maatalouden ruiskutusdroneille, jakeluun tarkoitetuille UAV:ille, raskaille nostojärjestelmille ja ammattitason antureita kuljettaville teollisuusalustoille.

Jos akun jatkuva kapasiteetti on liian alhainen, drone voi kokea:

• liiallinen jännitehäviö;

• alennettu moottorin nopeus;

• pienempi työntövoima;

• kohonnut solun lämpötila;

• varhaiset pienjännitevaroitukset;

• epävakaa suorituskyky;

• nopeutettu akun ikääntyminen.

Purkauspurkaus

Purskepurkaus on suurempi virta, jonka akku voi tuottaa lyhyen, määritellyn ajan.

Purskevirtaa voi esiintyä seuraavien aikana:

• lentoonlähtö;

• nopea kiipeily;

• äkillinen kiihtyvyys;

• terävät käännökset;

• nopeat FPV-liikkeet;

• tuulen korvaus;

• hätäpalautus;

• raskaan hyötykuorman nosto.

Akku voi tukea suurta purskevirtaa, mutta sen jatkuva arvo on pienempi. Tämä on hyväksyttävää vain, kun suurvirtatapahtuma on tarpeeksi lyhyt ja pakkaus voi palata turvalliseen lämpö- ja jännitetilaan.

Purskeluokitusta ilman määriteltyä ajanjaksoa on vaikea käyttää suunnittelupäätöksissä. Kun arvioit akkua, kysy, onko purskeen luokitus määritetty 1 sekuntia, 5 sekuntia, 10 sekuntia vai jotain muuta testin kestoa.

Drone-akun virran laskeminen

Käytä seuraavaa kaavaa ensimmäisenä arviona:

Virta (A) = kapasiteetti (Ah) × C-luokitus

Esimerkki 1: FPV-akku

Oletetaan havainnollistava 1,5 Ah akku, jonka luokitus on 60 C:

1,5Ah × 60C = 90A teoreettinen virta

Tämä numero voi olla merkityksellinen lyhyissä suuritehoisissa tapahtumissa, mutta suunnittelutiimin on vielä vahvistettava:

• jatkuva C-luokitus;

• purskeen kesto;

• jännite kuormitettuna;

• moottori ja ESC-virta;

• akun lämpötila;

• liittimien ja johtojen rajat.

Esimerkki 2: Teollinen drone-akku

Oletetaan havainnollistava 16 Ah akku 25 C jatkuvalla teholla:

16Ah × 25C = 400A teoreettinen virta

Tätä laskelmaa ei pidä tulkita suosituksena käyttää pakkausta 400 A:lla. Suuren teollisuuspaketin käyttöä voivat rajoittaa kennosuunnittelu, johdotukset, liittimet, lämpöolosuhteet, suojausasetukset tai valmistajan vahvistama toiminta-alue.

Kaava on hyödyllinen seulonnassa ja vertailussa. Lopullinen virtakyky on vahvistettava teknisillä tiedoilla ja sovellustestauksella.

C-luokitus, jännitteen lasku ja sisäinen vastus

C-luokitus liittyy läheisesti sisäiseen vastukseen. Kun virta kulkee akun läpi, sisäinen vastus aiheuttaa jännitehäviön:

Jännitteen lasku (V) ≈ virta (A) × sisäinen vastus (Ω)

Akku, jolla on pienempi sisäinen vastus, ylläpitää yleensä jännitettä paremmin samalla virrantarpeella. Sisäinen vastus kuitenkin muuttuu:

• lämpötila;

• lataustila;

• akun ikä;

• solukemia;

• nykyinen taso;

• tuotannon vaihtelu;

• mekaaniset ja sähköiset liitännät.

Liiallinen jännitteen lasku voi saada dronin tulkitsemaan akun tyhjäksi, vaikka energiaa olisikin jäljellä. Se voi myös vähentää työntövoimaa, rajoittaa moottorin vastetta tai laukaista suojauksen odotettua aikaisemmin.

Suuritehoisissa järjestelmissä C-luokitus on siksi arvioitava yhdessä:

• ladattu jännite;

• lepojännite;

• sisäinen vastus;

• solujen sovitus;

• lämpötilan nousu;

• purkamisen kesto;

• palautumiskäyttäytyminen purskeen jälkeen.

ZERNE tarjoaa droneille, jotka vaativat nopeaa suurvirtapurkausta suuren purkautumisnopeuden litiumpolymeeriakkuratkaisut, jotka on suunniteltu suuritehoisiin sovelluksiin. Lopullinen paketti tulee silti validoida dronin moottorin, ESC:n, hyötykuorman ja lentoprofiilin suhteen.

Miksi korkeampi C-luokitus ei ole aina parempi?

Korkeampi C-luokitus voi näyttää houkuttelevalta, mutta se ei automaattisesti tarjoa pidempää lentoaikaa tai parempaa yleistä suorituskykyä.

Korkeamman luokan akku voi sisältää:

• korkeammat kustannukset;

• suurempi paino;

• eri solukemia;

• pienempi energiatiheys;

• vaativampi lämmönhallinta;

• erilainen fyysinen koko;

• rajoitettu saatavuus vaaditussa muodossa.

Jos drone käyttää normaalisti kohtalaista virtaa, erittäin korkean C-luokituksen valitseminen voi lisätä kustannuksia ja massaa ilman hyödyllistä suorituskyvyn parannusta. Jos drone kokee vakavia virtapiikkejä, alimääritetty C-luokitus voi aiheuttaa jännitteen laskua ja kuumenemista.

Oikea tavoite on valita akku, jolla on riittävä validoitu virtakapasiteetti ja sopiva kapasiteetti-painosuhde.

Kuinka sovittaa C-luokitus droonien nykyiseen kysyntään

Aloita mittaamalla tai arvioimalla dronin virta eri toimintatiloissa:

Akku tulee arvioida sekä keskimääräisiin että huippuvaatimuksiin nähden.

Drone voi esimerkiksi kuluttaa 35A risteilyn aikana, 50A kiipeämisen aikana ja 80A lyhyen kiihdytystapahtuman aikana. Tässä tapauksessa akun on kestettävä jatkuva toiminta-alue ja määritetty pursketapahtuma ilman ei-hyväksyttävää jännitteen laskua tai lämpötilan nousua.

Älä vertaa akun C-luokitusta suoraan moottorin C-luokitukseen. Moottorin ja ESC:n tekniset tiedot kuvaavat eri komponentteja. Akku on sovitettava koko sähköjärjestelmään.

C-luokitus ja erilaiset dronesovellukset

FPV Racing ja Freestyle

FPV-droonit voivat kokea nopeita kaasuläppävaihteluita, jyrkkiä käännöksiä ja toistuvia kiihdytyksiä. Nopea LiPo-paketti on usein käytännöllinen lähtökohta, koska akun on reagoitava nopeasti suuriin virrantarpeisiin.

FPV-kilpa- ja freestyle-drooneissa kevyt akku, jolla on vahva suurvirtateho, voi tukea nopeaa kiihtyvyyttä, jyrkkiä käännöksiä ja nopeita muutoksia kaasun kysynnässä. ZERNE:n FPV-droone-akkuratkaisut voidaan arvioida vaaditun jännitteen, kapasiteetin ja purkaussuorituskyvyn mukaan.

Maatalouden droonit

Maatalousdrooneissa voi olla nestettä, lannoitetta tai ruiskutuslaitteita. Niiden nykyinen kysyntä voi pysyä korkeana pitkiä aikoja, erityisesti lentoonlähdön, leijumisen ja matalalla ajon aikana.

Tässä sovelluksessa jatkuva purkauskyky on usein tärkeämpää kuin lyhyt huippuluokitus. Akku tulee testata todellisen hyötykuorman ja käyttöjakson mukaan.

Teollisuuden tarkastus ja kartoitus

Teollisissa tarkastusdrooneissa voi olla korkearesoluutioisia kameroita, LiDAR-antureita tai monispektriantureita. Jotkut tehtävät asettavat etusijalle kestävyyden, kun taas toiset vaativat toistuvaa kiipeilyä, tuulen kompensointia tai hyötykuorman paikantamista.

Akku on arvioitava todellisen lentoradan, anturin kuormituksen ja ympäristöolosuhteiden perusteella. Matalampivirtainen pitkäkestoinen akku voi sopia risteilyille, kun taas suuritehoista pakettia voidaan tarvita raskaampiin hyötykuormiin tai vaativiin lentoonlähtöolosuhteisiin.

Kuinka LiPo- ja Li-Ion-C-luokitukset eroavat

C-luokitusta ei pidä verrata LiPo- ja Li-ion-akkujen välillä tarkistamatta testausmenetelmää.

Suurinopeuksinen LiPo-kenno voidaan suunnitella nopean virransyötön ja alhaisen sisäisen vastuksen ympärille. Jotkut litiumionikennot asettavat etusijalle energiatiheyden ja voivat olla alhaisempia, kun taas toiset litiumionikennot on suunniteltu erityisesti korkealle teholle.

Kun vertaat kahta kemiaa, tarkista:

• kapasiteetti ilmoitetulla purkausnopeudella;

• jatkuva virta;

• purkausvirta ja kesto;

• jännitteen katkaisu;

• solun lämpötila;

• sisäinen vastus;

• pakkauksen paino;

• saatavilla oleva energia kuormitettuna;

• syklin ja ikääntymisen vaatimukset.

Katso kemian tason valinta kohdasta LiPo vs. Li-ion drone akku vertailu.

Jatkuvan ja purskepurkauksen testaus

Ammattimaisen akun arvioinnin tulee määrittää testiolosuhteet ennen pakkausten vertailua.

Tallentaa:

• alkuperäinen lataustila;

• ympäristön lämpötila;

• akun lämpötila;

• nykyinen profiili;

• jännite ennen purkamista ja sen aikana;

• testin kesto;

• katkaisujännite;

• toimitettu kapasiteetti;

• sisäinen vastus ennen testausta ja sen jälkeen;

• fyysinen kunto testin jälkeen.

Hyödyllinen testiprofiili voi sisältää:

1. jatkuva virtavaihe;

2. toistuvat purskevirtatapahtumat;

3. palautumisväli;

4. lopullinen kontrolloitu tyhjennys;

5. lämpötilan ja jännitteen tarkistus.

Testissä tulee käyttää varsinaista dronea tai edustavaa kuormaa. Laboratoriotulos yhdellä kiinteällä virralla ei välttämättä ennusta suorituskykyä todellisen lennon aikana työntövoiman ja tuulen muuttuessa.

Liittimien, johtojen ja suojakomponenttien valinta

Akun C-luokitus on hyödyllinen vain, jos muu virtatie kestää saman tarpeen.

Arvostelu:

• liitin jatkuva ja huippuvirta;

• lankamitta ja kaapelin pituus;

• juotos liitokset;

• sulake tai suojalaite;

• PCB jälkiä;

• akun välilehdet;

• sähkönjakelu aluksella;

• ESC-tulorajat;

• jäähdytys ja ilmavirta.

Alamittaisella liittimellä kytketty suurvirtakenno voi silti aiheuttaa lämpö- ja jännitehäviöitä. Akkupaketti tulee suunnitella täydelliseksi sähköjärjestelmäksi, ei vain kennolle.

Mitä OEM-ostajien tulisi tarjota

Kun pyydät erittäin purkautuvaa droneakkua, toimita:

• nimellisjännite ja solujen lukumäärä;

• kapasiteetti tai tavoitelentoaika;

• keskimääräinen virta;

• huippuvirta;

• vaadittu purskeen kesto;

• moottorin ja ESC:n tekniset tiedot;

• hyötykuorman paino;

• lentoprofiili;

• akun enimmäismitat;

• pakkauksen enimmäispaino;

• liitin- ja kaapelivaatimukset;

• käyttölämpötila;

• latausmenetelmä;

• suojavaatimukset;

• testaus- ja sertifiointivaatimukset.

ZERNE:n mukautettua akkupalvelua voidaan käyttää keskustelemaan paketin kokoonpanosta, nykyisestä kapasiteetista, mitoista, liittimistä ja käyttöolosuhteista ennen prototyypin validointia.

Yleisiä C-luokitusvirheitä

Etiketin käsitteleminen takuuna

Painettu C-luokitus on merkityksellinen vain, kun testin kesto, raja-arvo ja lämpötilaolosuhteet ymmärretään.

Purskevirran käyttäminen jatkuvana virtana

Akku voi kestää lyhyen piikin, mutta ylikuumentua, jos sitä käytetään jatkuvasti samalla virralla.

Kapasiteetin huomioiminen

C-luokitus on suhteellinen. 40 C luokitus 2 Ah pakkauksessa ja 40 C luokitus 6 Ah pakkauksessa tuottavat hyvin erilaisia ​​teoreettisia virta-arvoja.

Jännitteen lasku unohdetaan

Akku voi täyttää teoreettisen virtalaskelman, mutta silti tuottaa ei-hyväksyttävää kuormitettua jännitettä.

Testaus vain huoneenlämmössä

Kylmät ja kuumat olosuhteet voivat muuttaa sisäistä vastusta ja virran suorituskykyä merkittävästi.

Yhteensopiva vain akun ja moottorin kanssa

ESC:n, liittimen, johdotuksen, potkurin, hyötykuorman ja tehonjakelujärjestelmän on myös oltava yhteensopivia.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä on hyvä C-luokitus drone-akulle?

Ei ole olemassa yleismaailmallista parasta C-luokitusta. Vaadittu arvo riippuu kapasiteetista, keskivirrasta, huippuvirrasta, purskeen kestosta, jännitteen laskusta, lämpötilasta ja lentoprofiilista.

Mitä eroa jatkuvan ja purskeisen C-luokituksen välillä on?

Jatkuva C-luokitus kuvaa jatkuvaa virtaa. Purske C-luokitus kuvaa korkeampaa virtaa, joka on käytettävissä rajoitetun ajan. Testin kesto ja olosuhteet tulee aina varmistaa.

Tarkoittaako korkeampi C-luokitus pidempää lentoaikaa?

Ei. C-luokitus kuvaa virtaa, ei varastoitua kokonaisenergiaa. Lentoaika riippuu suoremmin akun energiasta, drone-tehon tarpeesta, hyötykuormasta, tehokkuudesta ja käyttöolosuhteista.

Kuinka lasken akun virran C-luokituksen perusteella?

Kerro kapasiteetti ampeeritunteina C-luokituksella. 4Ah:n 25C:n akun teoreettinen virta-arvo on 100A. Tämä on arvio, ei automaattisesti turvallinen jatkuva käyttöraja.

Miksi droonini jännite laskee kiihdytyksen aikana?

Kiihtyvyys lisää nykyistä kysyntää. Sisäinen vastus aiheuttaa sitten jännitteen laskua, mikä voi vähentää ladatun akun jännitettä. Lämpötila, lataustila, johdotukset ja akun ikä vaikuttavat myös tulokseen.

Onko LiPo-akku parempi korkealle C-luokitukselle?

Monet korkeanopeuksiset LiPo-kennot on suunniteltu voimakkaaseen virransyöttöön, joten ne ovat yleisiä suuritehoisissa droneissa. Tietyt Li-ion-kennot voidaan kuitenkin suunnitella myös suurelle teholle. Vertaa vahvistettuja testitietoja pelkkien kemiallisten nimien sijaan.

Voinko käyttää 30C akkua 60C akun tilalla?

Vain jos alemman nimellisarvon akku pystyy edelleen täyttämään dronin jatkuvan ja huippuvirran vaatimukset hyväksyttävällä jännitteen laskulla ja lämpötilalla. Kapasiteetti, todelliset luokitusolosuhteet ja tehtäväprofiili on tarkistettava ensin.

Mitä tietoja akun toimittajan tulee antaa?

Pyydä kapasiteettitestiolosuhteet, jatkuvan ja purskevirran määritelmät, testin kesto, katkaisujännite, lämpötilaolosuhteet, sisäinen vastus, pakkauksen mitat, liitinrajoja ja validointitietoja.

Johtopäätös

Drone-akun C-luokitus on hyödyllinen lähtökohta arvioitaessa virransyöttökykyä, mutta se ei ole täydellinen suorituskykyspesifikaatio. Jatkuva purkautuminen kuvaa jatkuvaa toimintaa, kun taas purskepurkaus kuvaa lyhyitä suurvirtatapahtumia.

Luotettavassa akun valintaprosessissa tulisi verrata C-luokitusta todelliseen virrantarpeeseen, jännitteen laskuun, sisäiseen vastukseen, lämpötilaan, kapasiteettiin, painoon, liittimiin ja lento-olosuhteisiin. OEM-tiimien tulee validoida akku käyttämällä oikeaa moottoria, ESC:tä, hyötykuormaa ja tehtäväprofiilia.

Tarvitsetko purkautuvan akun, joka vastaa droonisi nykyistä ja pursketehon vaatimuksia? Ota yhteyttä ZERNEen räätälöityä akun arviointia varten.