Drone-akun jänniteopas: 3S, 4S, 6S ja 3,7 V vs 22,2 V

Oikean jännitteen valinta on yksi ensimmäisistä teknisistä päätöksistä dronea kehitettäessä tai käytettäessä. Drone-akun jännite vaikuttaa moottorin nopeuteen, elektronisen nopeussäätimen yhteensopivuuteen, virrantarpeeseen, tehonsyöttöön ja propulsiojärjestelmän yleiseen suunnitteluun.

Termejä, kuten 3S, 4S ja 6S, käytetään yleisesti FPV- ja teollisuusdroonisovelluksissa, mutta ne voivat olla hämmentäviä uusille ostajille. Tarra, kuten 4S, ei kuvaa akun kapasiteettia. Se kuvaa sarjaan kytkettyjen solujen lukumäärän. Vastaavasti 3,7 V ja 22,2 V eivät yleensä tarkoita samantyyppistä akkua. Ensimmäinen kuvaa yleensä yhden litiumkennon nimellisjännitettä, kun taas toinen kuvaa normaalisti kuuden kennon sarjapaketin nimellisjännitettä.

ymmärtäminen Drone-akkujännitteen auttaa insinöörejä ja hankintatiimiä välttämään yhteensopimattomia akkujen, moottoreiden, ESC:iden ja laturien yhdistelmiä. Tässä oppaassa selitetään 3S-akun jännite , 4S-akun jännite , 6S-akun jännite , 3,7 V:n ja 22,2 V:n välinen ero sekä nimellis-, täyslataus- ja katkaisujännitteen merkitys.

Tämä artikkeli keskittyy jännitteen määritelmiin ja yhteensopivuuteen. Se ei tarjoa täydellistä kokoonpanovertailua. Katso kokoonpanon valinta kohdasta 3S vs. 4S vs. 6S LiPo akkujen vertailu.

Pikavastaus

Tyypillisessä LiPo-droone-akussa yhden kennon nimellisjännite on noin 3,7 V ja täyslatausjännite noin 4,2 V.

Jännitteen perusarvot ovat:

Siksi:

• 4S-akun jännite on normaalisti 14,8V nimellisjännite ja 16,8V täyteen ladattuna.

• 6S-akun jännite on normaalisti 22,2V nimellisjännite ja 25,2V täyteen ladattuna.

• 3,7 V akun jännite tarkoittaa yleensä yhden litiumkennon nimellisjännitettä.

• tarkoittaa 22,2 V akku yleensä kuuden kennosarjan akkupakettia.

• Todellinen jännite käytön aikana muuttuu jatkuvasti, kun akkua ladataan tai puretaan.

Nämä arvot ovat vakiomuotoiluviittauksia yleisille LiPo-kennoille. Tarkka toiminta-alue, matalajännitevaroitus ja katkaisuasetus riippuvat kennokemiasta, akun valmistajasta, akun hallintastrategiasta, ESC:stä, lennonohjaimesta ja dronejärjestelmästä.

Mitä 'S' tarkoittaa drone-akussa?

Kirjain 'S' tarkoittaa kytkettyjen solujen määrää sarjaan .

Kun kennot kytketään sarjaan, niiden jännitteet summautuvat, kun taas kapasiteetti ampeeritunteina pysyy suunnilleen samana. Numero ennen kirjainta 'S' osoittaa siis sarjan solujen määrän.

Esimerkiksi:

• 3S tarkoittaa kolmea sarjaan kytkettyä solua;

• 4S tarkoittaa neljää sarjaan kytkettyä solua;

• 6S tarkoittaa kuutta sarjaan kytkettyä solua.

Jos jokaisen kennon nimellisjännite on 3,7 V, pakkausjännite voidaan laskea seuraavasti:

Pakkauksen nimellisjännite = sarjakennojen lukumäärä × kennojen nimellinen jännite

Siksi:

• 3S = 3 × 3,7 V = 11,1 V;

• 4S = 4 × 3,7 V = 14,8 V;

• 6S = 6 × 3,7 V = 22,2 V.

Täyslatausjännite käyttää noin 4,2 V kennoa kohti:

Pakkauksen täyslatausjännite = sarjakennojen lukumäärä × 4,2 V

Siksi:

• 3S täysi lataus = 3 × 4,2 V = 12,6 V;

• 4S täysi lataus = 4 × 4,2 V = 16,8 V;

• 6S täysi lataus = 6 × 4,2 V = 25,2 V.

Merkintä 'S' ei kerro akun kapasiteettia, purkautumiskykyä, fyysisiä mittoja tai liittimen tyyppiä. Nämä tiedot on arvioitava erikseen.

3,7 V vs. 22,2 V: Mikä ero on?

Ero 3,7 V akkujännitteen ja 22,2 V akun välillä on pääasiassa ero yksikennon ja kuusikennoisen sarjan välillä.

3,7 V edustaa yleensä yhtä solua

Yksittäisen LiPo- tai litiumionikennon kuvataan yleisesti olevan 3,7 V:n nimellisjännite. Tämä ei tarkoita, että kenno on aina tarkalleen 3,7 V.

Lataustilastaan ​​riippuen yksi kenno voi mitata:

• noin 4,2 V täyteen ladattuna;

• noin 3,7 V nimellisjännitteellä;

• pienempi jännite purkauksen aikana;

• valmistajan määrittelemä minimijännite lähellä purkauksen loppua.

Nimellisarvoa käytetään akkujen luokittelussa ja energialaskelmissa. Se ei ole kiinteä käyttöjännite.

22,2 V edustaa yleensä 6S-pakettia

22,2 V akussa on normaalisti kuusi sarjaan kytkettyä kennoa:

6 × 3,7 V = 22,2 V

Täyteen ladattuna sama pakkaus saavuttaa noin:

6 × 4,2 V = 25,2 V

Tämä tarkoittaa, että 22,2 V:n akku ei ole yhden 3,7 V:n kennon korkeajänniteversio. Se on monisoluinen paketti, joka on suunniteltu järjestelmään, joka tukee 6S-toimintaa.

Miksi erolla on väliä

Yhdelle 3,7 V kennolle suunniteltu laite ei normaalisti voi hyväksyä 22,2 V akkua. Suuremman jännitteen käyttäminen kuin mitä elektroniikka kestää, voi vahingoittaa moottoria, ESC:tä, lennonohjainta, antureita tai virranjakelujärjestelmää.

Ennen kuin valitset paketin, vahvista:

• moottorin tuettu jännitealue;

• ESC:n suurin tulojännite;

• lennonohjaimen ja tehomoduulin vaatimukset;

• laturin tukema solujen määrä;

• liitin ja johdotuksen suunnittelu;

• akun fyysiset mitat ja napaisuus.

Nimellis-, täyslataus- ja katkaisujännitteen ymmärtäminen

Jännitekuvaukset voivat olla hämmentäviä, koska yhdellä akulla voi olla useita relevantteja jännitearvoja.

Nimellisjännite

Nimellisjännite on vakioviitearvo, jota käytetään kuvaamaan kennoa tai pakkausta. Monissa LiPo-droone-akuissa yksi kenno on luokiteltu noin 3,7 V:n nimellisjännitteeksi.

Nimellisjännite on hyödyllinen:

• akkukokoonpanojen tunnistaminen;

• akun energian vertailu;

• akkujen sovittaminen järjestelmän eritelmiin;

• likimääräisten wattituntien laskeminen;

• kuvataan akkutuotteita ja pakkausluokkia.

Sitä ei pidä tulkita jännitteeksi, joka pysyy vakiona koko lennon ajan.

Täyslatausjännite

Täyslatausjännite on suurin jännite, joka saavutetaan, kun akku ladataan valmistajan latausspesifikaatioiden mukaisesti.

Tyypillisessä LiPo-kennossa täyden latauksen arvo on noin 4,2 V. Vastaavat pakkausarvot ovat:

Laturi on määritettävä oikeaa solujen määrää varten. 4S-laturisarjaa ei saa käyttää ikään kuin se lataa 6S-pakettia.

Katso yksityiskohtaiset latausmenettelyt, tasapainolataus ja latausturvallisuus drone LiPo -akun lataaminen turvallisesti opas.

Katkaisujännite

Katkaisujännite on jännitteen alaraja, jolla dronejärjestelmä vähentää tehoa, aktivoi varoituksen tai pysäyttää normaalin toiminnan akun suojaamiseksi.

Jokaiselle drone-akulle ei ole yhtä yleistä raja-arvoa. Oikea asetus riippuu seuraavista:

• solukemia;

• akun valmistajan tiedot;

• kuormituksen ja jännitteen lasku;

• ESC:n ja lennonohjaimen ohjelmointi;

• akun lämpötila;

• nykyinen kysyntä;

• turvareservivaatimukset.

Suurvirtalennon aikana mitattu jännite voi olla alhaisempi kuin akun lepojännite jännitteen laskun vuoksi. Tästä syystä katkaisusuoja tulisi konfiguroida ja validoida realistisissa käyttöolosuhteissa sen sijaan, että se perustuisi yhteen kuormittamattomaan jännitteen mittaukseen.

3S-akun jännite selitetty

3S-akussa on kolme sarjaan kytkettyä kennoa.

3S-akkua käytetään usein pienemmissä droneissa, kevyissä FPV-alustoissa ja järjestelmissä, jotka on suunniteltu pienemmälle propulsiojännitteelle. Se voi olla sopiva, kun moottori ja ESC on suunniteltu 3S-sarjalle.

3S-nimitys ei itsessään tarkoita:

• lentoaika;

• akun kapasiteetti;

• suurin virta;

• C-luokitus;

• akun paino;

• moottorin työntövoima;

• laturin tyyppi;

• liittimen tyyli.

3S 2 200 mAh -pakkauksessa ja 3S 5 000 mAh -pakkauksessa on sama nimellisjännite, mutta eri energia, koko ja paino.

4S-akun jännite selitetty

4S-akussa on neljä sarjaan kytkettyä kennoa.

Vakio 4S-akun jännite on 14,8 V nimellisjännite ja 16,8 V täyteen ladattuna.

4S-paketti voi tarjota korkeamman järjestelmäjännitteen kuin 3S-paketti, jolla on sama kapasiteetti. Tämä voi mahdollistaa propulsiojärjestelmän tuottavan tarvittavan tehon eri virtatasolla, mutta se ei automaattisesti tarkoita, että drone lennäisi pidempään.

4S-pakkauksen tulee olla yhteensopiva:

• moottori, joka on mitoitettu 4S-toimintaan;

• ESC, joka kestää vähintään 16,8 V sisääntulon;

• yhteensopiva lennonohjain ja voimajärjestelmä;

• neljälle kennolle konfiguroitu laturi;

• sopivat potkurit ja propulsioasetukset.

Oikean jännitteen määrää koko propulsiorakenne, ei pelkästään akun kapasiteetti.

6S-akun jännite selitetty

6S-akussa on kuusi sarjaan kytkettyä kennoa.

Vakio 6S-akun jännite on 22,2 V nimellisjännite ja 25,2 V täyteen ladattuna.

6S-paketteja harkitaan yleisesti tehokkaampiin dronejärjestelmiin, mukaan lukien vaativiin FPV-alustoihin ja teollisiin UAV-sovelluksiin. 6S ei kuitenkaan ole automaattisesti parempi kuin 3S tai 4S.

6S-järjestelmä edellyttää yhteensopivuutta koko sähköketjussa:

• akku;

• moottori;

• ESC;

• potkuri;

• sähkönjakelu aluksella;

• laturi;

• liittimet ja johdot;

• lennonohjain ja jännitteensäätimet.

ZERNEn pienten teollisten drone-akkujen sivulla on esimerkkejä teollisuuspakkauksista, joissa käytetään 4S-, 6S-, 8S- ja 12S-kokoonpanoja, mikä osoittaa, että jännitteen valinta riippuu tietystä teollisuusalustasta ja vaaditusta tehosta yleisen 'paras'-kokoonpanon sijaan. Katso pienet teolliset drone-akkuratkaisut.

Kuinka jännite vaikuttaa droonien tehoon ja virtaan

Sähköteho voidaan ilmaista seuraavalla kaavalla:

Teho (W) = jännite (V) × virta (A)

Kun vaadittu teho pysyy samana, jännitteen nosto voi pienentää idealisoidussa laskelmassa vaadittavaa virtaa.

Esimerkiksi:

Nämä ovat yksinkertaistettuja esimerkkejä. Todellinen droonivirta riippuu moottorin hyötysuhteesta, ESC-tehokkuudesta, potkurin kuormituksesta, lentotilasta, hyötykuormasta, lämpötilasta ja akun jännitteestä kuormitettuna.

Korkeamman jännitteen järjestelmä voi vähentää virtaa joissakin käyttöolosuhteissa, mikä voi vaikuttaa:

• kaapelin koko;

• liittimen valinta;

• resistiiviset häviöt;

• lämmön tuotanto;

• akun purkautumistarve;

• sähköjärjestelmän tehokkuus.

Pelkkä jännite ei kuitenkaan määritä suorituskykyä. Moottorin KV-luokitus, potkurin koko, ESC-asetukset ja mekaaninen rakenne on arvioitava yhdessä.

Lisätietoja virransyötöstä, jatkuvasta purkauksesta ja jännitteen laskusta on kohdassa drone-akun C-luokitusopas.

Sarja- ja rinnakkaisakkukokoonpanot

Drone-akut voivat käyttää sarjaliitäntöjä, rinnakkaisliitäntöjä tai molempien yhdistelmää.

Sarjan yhteys

Sarjaan kytketyt kennot lisäävät jännitettä pitäen ampeerituntikapasiteetin suunnilleen ennallaan.

Esimerkiksi:

• neljä sarjassa olevaa 3,7 V kennoa muodostavat 4S-paketin;

• nimellisjännite tulee 14,8 V;

• kapasiteetti pysyy suunnilleen yhtä suurena kuin yhden solun kapasiteetti.

Rinnakkaisliitäntä

Rinnakkain kytketyt kennot lisäävät kapasiteettia pitäen nimellisjännitteen suunnilleen ennallaan.

Esimerkiksi:

• kaksi 3,7 V kennoa rinnakkain pysyvät noin 3,7 V nimellisjännitteinä;

• käytettävissä oleva ampeerituntikapasiteetti on noin kaksinkertainen;

• pakkaus voi varastoida enemmän energiaa, mutta voi tulla suuremmaksi ja raskaammaksi.

Sarja-rinnakkaispaketti

Sarja-rinnakkaispakkaus yhdistää molemmat järjestelyt. Konfiguraatio, kuten 4S2P, voi sisältää neljä sarjaryhmää, joissa kussakin rinnakkaisryhmässä on kaksi vastaavaa solua.

Tarkka rakenne vaikuttaa:

• nimellisjännite;

• kapasiteetti;

• energia;

• suurin virta;

• solujen tasapainotus;

• pakkauksen mitat;

• lämpökäyttäytyminen;

• BMS tai suojausvaatimukset.

Räätälöityjä drone-sovelluksia varten akun valmistajan on saatava tarvittava jännite, kapasiteetti, virta, mitat, paino ja liitintiedot ennen pakkausrakenteen suosittelemista.

Drone-akun jännitteen sovittaminen käyttövoimajärjestelmään

Ennen kuin valitset jännitekokoonpanon, tarkista koko sähköjärjestelmä.

Moottorin yhteensopivuus

Moottorin tekniset tiedot ilmoittavat tavallisesti tuetun solumäärän tai jännitealueen. Moottorin sietää korkeamman jännitteen käyttö voi lisätä pyörimisnopeutta, lämpöä ja mekaanista rasitusta.

ESC-yhteensopivuus

ESC:n on tuettava akun enimmäislatausjännitettä, ei vain sen nimellisjännitettä. Esimerkiksi 6S LiPo -järjestelmä on nimellisesti 22,2 V, mutta voi saavuttaa noin 25,2 V täyteen ladattuna.

Potkuri ja KV-luokitus

Valittu jännite muuttaa moottorin nopeutta ja propulsiokäyttäytymistä. 4S-käyttöön suunniteltu moottorin ja potkurin yhdistelmä ei välttämättä sovellu 6S:lle ilman uudelleensuunnittelua tai uudelleenkonfigurointia.

Liitin ja johdot

Suurempi virta voi lisätä jännitehäviötä ja lämpöä liittimissä ja kaapeleissa. Liitin, johdinmitta, juotosliitokset ja suojakomponentit tulee valita todellisen virran ja käyttöolosuhteiden mukaan.

Laturin yhteensopivuus

Laturin on tuettava oikeaa solujen määrää ja akun kemiaa. 4S-laturiasetusta ei pidä käyttää 6S-pakkauksessa. Tasapainolataus on erityisen tärkeää monikennoisille LiPo-pakkauksille.

Lennonohjain ja tarvikkeet

Anturit, kamerat, radiot, tehomoduulit ja muu elektroniikka saattavat vaatia säädeltyä jännitettä. Varmista, että virranjakelu- ja jännitteenmuuntojärjestelmä voi turvallisesti hyväksyä valitun pakettijännitteen.

Yleisiä jännitteen valintavirheitä

Nimellisjännitteen ja täyden latausjännitteen sekoittaminen

4S-akkua kuvataan yleensä 14,8 V:ksi, mutta se saavuttaa noin 16,8 V täydellä latauksella. Pelkästään nimellisarvolle suunnitteleminen voi johtaa riittämättömään jännitetoleranssiin.

Käsitellään 3.7V vakiojännite

3,7 V:n tarra on nimellinen luokitus. Kennojen todellinen jännite muuttuu latauksen ja purkamisen aikana.

Suuremman jännitteen olettaminen tarkoittaa pidempää lentoaikaa

Lentoaika riippuu kokonaisenergiasta, tehontarpeesta, akun painosta, propulsiotehokkuudesta ja käyttöolosuhteista. Korkeampi jännite voi parantaa virran jakautumista joissakin järjestelmissä, mutta se ei takaa pidempää käyttöaikaa.

Väärän laturin kennoasetuksen käyttäminen

Akun lataaminen väärällä solumääräasetuksella voi aiheuttaa vakavan turvallisuusriskin. Tarkista aina akun tarra, laturin asetus ja tasapainoliitin ennen lataamista.

Akun valinta pelkän jännitteen perusteella

Jännite tulee huomioida yhdessä kapasiteetin, C-luokituksen, mittojen, painon, liittimen, lämpöolosuhteiden ja sovellusvaatimusten kanssa.

Mitä drone-oEM-valmistajien tulisi tarjota akun valmistajalle

Kun pyydät mukautettua akkua, anna seuraavat tiedot:

• vaadittu nimellisjännite;

• suurin ladattu jännite;

• kohdesolujen lukumäärä;

• vaadittu kapasiteetti;

• jatkuva virta;

• huippuvirta;

• moottorin ja ESC:n tekniset tiedot;

• akun enimmäismitat;

• akun enimmäispaino;

• liittimen tyyppi ja kaapelin pituus;

• latausmenetelmä;

• käyttölämpötila-alue;

• hyötykuorma ja lentoprofiili;

• suojaus-, PCM- tai BMS-vaatimukset;

• tarvittavat asiakirjat ja toimitusmarkkinat.

ZERNE:n mukautetun akkupalvelun avulla voidaan keskustella paketin kokoonpanosta, mitoista, liittimistä, suojakomponenteista ja käyttöolosuhteista.

FPV-alustoille ZERNE FPV-droone-akkuratkaisu on sijoitettu suuren tehon, energiatiheyden ja kevyen suunnittelun ympärille. Teollisuuden UAV:iden jännitteen valinnassa tulee ottaa huomioon myös ammattimaiset hyötykuormat, luotettavuus, turvallisuus ja ympäristöolosuhteet.

Usein kysytyt kysymykset

Mikä on 4S LiPo -akun jännite?

Tyypillisen 4S LiPo -akun nimellisjännite on 14,8 V ja likimääräinen täyslatausjännite 16,8 V. Todellinen jännite muuttuu käytön aikana.

Mikä on 6S LiPo -akun jännite?

Tyypillisellä 6S LiPo -akulla on nimellisjännite 22,2 V ja likimääräinen täyslatausjännite 25,2 V.

Onko 3,7 V sama kuin 22,2 V?

No. 3.7V kuvaa yleensä yhden litiumkennon nimellisjännitettä. 22,2 V kuvaa yleensä kuutta sarjaan kytkettyä 3,7 V kennoa.

Mitä 4S tarkoittaa drone-akussa?

4S tarkoittaa, että neljä akkukennoa on kytketty sarjaan. Jännite lisätään kennojen yli, mikä tuottaa noin 14,8 V nimellisjännitteen tyypillisille LiPo-kennoille.

Tarjoaako 6S-akku kaksinkertaisen jännitteen 3S-akkuihin verrattuna?

suunnilleen. Tyypillinen 3S-paketti on nimellisjännite 11,1 V, kun taas tyypillinen 6S-paketti on 22,2 V. Kuitenkin koko paketin rakenne, kapasiteetti, virtakyky ja paino vaikuttavat myös järjestelmän suorituskykyyn.

Voinko käyttää 4S-akkua 6S-droonissa?

Ei, ellei dronin moottoria, ESC:tä, potkuria ja ohjausjärjestelmää ole suunniteltu toimimaan turvallisesti molemmissa kokoonpanoissa. Akku tulee valita täydellisen propulsiojärjestelmän spesifikaatioiden mukaan.

Onko korkeajännitteinen drone-akku aina parempi?

Ei. Sopivin jännite riippuu moottorista, ESC:stä, potkurista, hyötykuormasta, virrantarpeesta, akun painosta ja sovelluksesta. Korkeampi jännite voi olla edullista joissakin suuritehoisissa järjestelmissä, mutta se ei ole yleisesti parempi.

Voinko ladata 6S-akun 4S-laturilla?

Laturin on tuettava akun solujen määrää ja kemiaa. 4S:lle tarkoitettua laturia tai asetusta ei saa käyttää 6S-akun lataamiseen.

Miksi mitattu jännite eroaa etiketistä?

Tarrassa on normaalisti nimellisjännite. Mitattu jännite vaihtelee lataustilan, kuormituksen, lämpötilan, kennotasapainon ja mittausolosuhteiden mukaan.

Kuinka valitsen oikean drone-akun jännitteen?

Aloita moottorin ja ESC:n vaatimuksista ja vahvista sitten potkuri, lennonohjain, laturi, hyötykuorma, kapasiteetti, virta ja fyysiset rajoitukset. Jos sovellusta kehitetään tuotantoa varten, toimita nämä vaatimukset akun valmistajalle järjestelmätason validointia varten.

Johtopäätös

ymmärtäminen Drone-akun jännitteen on välttämätöntä yhteensopivan ja luotettavan virtajärjestelmän valinnassa. Tyypillinen LiPo-kenno on noin 3,7 V nimellisjännite ja 4,2 V täyteen ladattuna. 3S-paketti on noin 11,1 V nimellisjännite, 4S-paketti on noin 14,8 V ja 6S-paketti noin 22,2 V.

Tärkeintä on, että nimellisjännite on vain yksi osa akun valinnasta. Akun on myös vastattava moottoria, ESC:tä, potkuria, laturia, liitintä, kapasiteettia, C-luokitusta, painoa ja käyttöympäristöä.

OEM- ja teollisuusdroneprojekteissa oikea jännite tulee validoida todellisten virran, hyötykuorman ja lentoolosuhteiden mukaan. Tarvitsetko apua yhteensopivan 3S-, 4S- tai 6S-akkukokoonpanon valinnassa? Ota yhteyttä ZERNEen räätälöityä drone-akun arviointia varten.