Panduan Voltan Bateri Dron: 3S, 4S, 6S dan 3.7V vs 22.2V

Memilih voltan yang betul adalah salah satu keputusan teknikal pertama apabila membangunkan atau mengendalikan dron. Voltan bateri dron mempengaruhi kelajuan motor, keserasian pengawal kelajuan elektronik, permintaan semasa, penghantaran kuasa dan reka bentuk keseluruhan sistem pendorong.

Istilah seperti 3S, 4S dan 6S biasanya digunakan dalam FPV dan aplikasi dron industri, tetapi ia boleh mengelirukan pembeli baharu. Label seperti 4S tidak menerangkan kapasiti bateri. Ia menerangkan bilangan sel yang disambungkan secara bersiri. Begitu juga, 3.7V dan 22.2V biasanya tidak merujuk kepada jenis bateri yang sama. Yang pertama biasanya menerangkan voltan nominal satu sel litium, manakala yang kedua biasanya menerangkan voltan nominal pek siri enam sel.

Memahami voltan bateri dron membantu jurutera dan pasukan perolehan mengelakkan gabungan bateri, motor, ESC dan pengecas yang tidak serasi. Panduan ini menerangkan voltan bateri 3S , Voltan bateri 4S , Voltan bateri 6S , perbezaan antara 3.7V dan 22.2V dan maksud voltan nominal, cas penuh dan potong.

Artikel ini memfokuskan pada definisi voltan dan keserasian. Ia tidak memberikan perbandingan konfigurasi yang lengkap. Untuk pemilihan konfigurasi, lihat bahagian Perbandingan bateri 3S lwn. 4S lwn. 6S LiPo.

Jawapan Pantas

Untuk bateri dron LiPo biasa, satu sel mempunyai voltan nominal kira-kira 3.7V dan voltan cas penuh kira-kira 4.2V.

Nilai voltan asas ialah:

Oleh itu:

• Voltan bateri 4S biasanya 14.8V nominal dan 16.8V apabila dicas penuh.

• Voltan bateri 6S biasanya 22.2V nominal dan 25.2V apabila dicas penuh.

• Voltan bateri 3.7V secara amnya merujuk kepada voltan nominal satu sel litium.

• Bateri 22.2V secara amnya merujuk kepada pek bateri siri enam sel.

• Voltan sebenar semasa operasi berubah secara berterusan apabila bateri dicas atau dinyahcas.

Nilai ini adalah rujukan reka bentuk standard untuk sel LiPo biasa. Julat operasi yang tepat, tetapan amaran voltan rendah dan pemotongan bergantung pada kimia sel, pengeluar bateri, strategi pengurusan bateri, ESC, pengawal penerbangan dan sistem dron.

Apakah Maksud 'S' pada Bateri Dron?

Huruf 'S' bermaksud bilangan sel yang disambungkan secara bersiri.

Apabila sel disambungkan secara bersiri, voltan mereka bertambah bersama manakala kapasiti dalam amp-jam kekal lebih kurang sama. Nombor sebelum 'S' oleh itu menunjukkan kiraan sel siri.

Contohnya:

• 3S bermaksud tiga sel yang disambungkan secara bersiri;

• 4S bermaksud empat sel disambung secara bersiri;

• 6S bermaksud enam sel yang disambungkan secara bersiri.

Jika setiap sel mempunyai voltan nominal 3.7V, voltan pek boleh dikira seperti berikut:

Voltan nominal pek = bilangan sel siri × voltan sel nominal

Oleh itu:

• 3S = 3 × 3.7V = 11.1V;

• 4S = 4 × 3.7V = 14.8V;

• 6S = 6 × 3.7V = 22.2V.

Voltan cas penuh menggunakan kira-kira 4.2V setiap sel:

Pek voltan cas penuh = bilangan sel siri × 4.2V

Oleh itu:

• Caj penuh 3S = 3 × 4.2V = 12.6V;

• Caj penuh 4S = 4 × 4.2V = 16.8V;

• Caj penuh 6S = 6 × 4.2V = 25.2V.

Penamaan 'S' tidak memberitahu anda kapasiti bateri, keupayaan nyahcas, dimensi fizikal atau jenis penyambung. Spesifikasi tersebut mesti dinilai secara berasingan.

3.7V vs. 22.2V: Apakah Perbezaannya?

Perbezaan antara voltan bateri 3.7V dan bateri 22.2V adalah terutamanya perbezaan antara sel tunggal dan pek siri enam sel.

3.7V Biasanya Mewakili Satu Sel

Satu sel LiPo atau litium-ion lazimnya digambarkan mempunyai voltan nominal 3.7V. Ini tidak bermakna bahawa sel sentiasa mengukur tepat 3.7V.

Bergantung pada keadaan casnya, sel tunggal boleh mengukur:

• kira-kira 4.2V apabila dicas penuh;

• kira-kira 3.7V pada voltan nominal;

• voltan yang lebih rendah semasa pelepasan;

• voltan minimum yang ditentukan pengeluar berhampiran penghujung nyahcas.

Nilai nominal digunakan untuk klasifikasi bateri dan pengiraan tenaga. Ia bukan voltan operasi tetap.

22.2V Biasanya Mewakili Pek 6S

Bateri 22.2V biasanya mengandungi enam sel yang disambungkan secara bersiri:

6 × 3.7V = 22.2V

Apabila dicas penuh, pek yang sama mencapai lebih kurang:

6 × 4.2V = 25.2V

Ini bermakna bateri berlabel 22.2V bukanlah versi voltan lebih tinggi bagi sel 3.7V tunggal. Ia adalah pek berbilang sel yang direka untuk sistem yang menyokong operasi 6S.

Mengapa Perbezaan itu Penting

Peranti yang direka untuk satu sel 3.7V biasanya tidak boleh menerima bateri 22.2V. Penggunaan voltan yang lebih tinggi daripada yang boleh ditahan oleh elektronik boleh merosakkan motor, ESC, pengawal penerbangan, penderia atau sistem pengagihan kuasa.

Sebelum memilih pek, sahkan:

• julat voltan yang disokong motor;

• voltan masukan maksimum ESC;

• pengawal penerbangan dan keperluan modul kuasa;

• kiraan sel yang disokong pengecas;

• reka bentuk penyambung dan pendawaian;

• dimensi fizikal dan polariti bateri.

Memahami Voltan Nominal, Caj Penuh dan Potongan

Perihalan voltan boleh mengelirukan kerana satu bateri mungkin mempunyai beberapa nilai voltan yang berkaitan.

Voltan Nominal

Voltan nominal ialah nilai rujukan standard yang digunakan untuk menerangkan sel atau pek. Untuk kebanyakan bateri drone LiPo, satu sel dikelaskan sebagai kira-kira 3.7V nominal.

Voltan nominal berguna untuk:

• mengenal pasti konfigurasi bateri;

• membandingkan tenaga bateri;

• memadankan bateri dengan spesifikasi sistem;

• mengira anggaran watt-jam;

• menerangkan produk bateri dan kategori pek.

Ia tidak sepatutnya ditafsirkan sebagai voltan yang kekal malar sepanjang penerbangan.

Voltan Caj Penuh

Voltan cas penuh ialah voltan maksimum yang dicapai apabila bateri dicas mengikut spesifikasi pengecasan pengeluar.

Untuk sel LiPo biasa, nilai cas penuh adalah lebih kurang 4.2V. Nilai pek yang sepadan ialah:

Pengecas mesti dikonfigurasikan untuk kiraan sel yang betul. Set pengecas untuk 4S tidak boleh digunakan seolah-olah ia mengecas pek 6S.

Untuk prosedur pengecasan terperinci, keseimbangan pengecasan dan keselamatan pengecasan, lihat bahagian panduan cara mengecas bateri drone LiPo dengan selamat.

Voltan Potongan

Voltan pemotongan ialah had voltan yang lebih rendah di mana sistem dron mengurangkan kuasa, mengaktifkan amaran atau menghentikan operasi biasa untuk melindungi bateri.

Tiada nilai cutoff universal tunggal untuk setiap bateri dron. Tetapan yang betul bergantung pada:

• kimia sel;

• spesifikasi pengeluar bateri;

• beban dan voltan kendur;

• ESC dan pengaturcaraan pengawal penerbangan;

• suhu bateri;

• permintaan semasa;

• keperluan rizab keselamatan.

Voltan yang diukur semasa penerbangan arus tinggi mungkin lebih rendah daripada voltan rehat bateri kerana voltan mengendur. Atas sebab ini, perlindungan cutoff harus dikonfigurasikan dan disahkan di bawah keadaan operasi yang realistik dan bukannya berdasarkan satu pengukuran voltan yang tidak dimuatkan.

Voltan Bateri 3S Diterangkan

Bateri 3S mengandungi tiga sel yang disambungkan secara bersiri.

Bateri 3S sering digunakan dalam dron yang lebih kecil, platform FPV ringan dan sistem yang direka untuk voltan pendorong yang lebih rendah. Ia boleh sesuai apabila motor dan ESC direka untuk julat 3S.

Penamaan 3S tidak dengan sendirinya menunjukkan:

• masa penerbangan;

• kapasiti bateri;

• arus maksimum;

• C-rating;

• berat bateri;

• tujahan motor;

• jenis pengecas;

• gaya penyambung.

Pek 3S 2,200mAh dan pek 3S 5,000mAh mempunyai voltan nominal yang sama tetapi tenaga, saiz dan berat yang berbeza.

Voltan Bateri 4S Diterangkan

Bateri 4S mengandungi empat sel yang disambungkan secara bersiri.

standard Voltan bateri 4S ialah 14.8V nominal dan 16.8V apabila dicas penuh.

Pek 4S mungkin memberikan voltan sistem yang lebih tinggi daripada pek 3S dengan kapasiti yang sama. Ini boleh membenarkan sistem pendorong untuk menyampaikan kuasa yang diperlukan pada tahap semasa yang berbeza, tetapi ini tidak bermakna drone akan terbang lebih lama.

Pek 4S mesti dipadankan dengan:

• motor yang diberi nilai untuk operasi 4S;

• ESC yang boleh bertolak ansur dengan sekurang-kurangnya input 16.8V;

• pengawal penerbangan dan sistem kuasa yang serasi;

• pengecas yang dikonfigurasikan untuk empat sel;

• kipas dan tetapan pendorong yang sesuai.

Voltan yang betul ditentukan oleh reka bentuk pendorong yang lengkap, bukan dengan kapasiti bateri sahaja.

Voltan Bateri 6S Diterangkan

Bateri 6S mengandungi enam sel yang disambungkan secara bersiri.

standard Voltan bateri 6S ialah 22.2V nominal dan 25.2V apabila dicas penuh.

Pek 6S biasanya dipertimbangkan untuk sistem dron berkuasa tinggi, termasuk platform FPV yang menuntut dan aplikasi UAV industri. Walau bagaimanapun, 6S tidak secara automatik lebih baik daripada 3S atau 4S.

Sistem 6S memerlukan keserasian merentasi rangkaian elektrik yang lengkap:

• pek bateri;

• motor;

• ESC;

• kipas;

• papan pengagihan kuasa;

• pengecas;

• penyambung dan pendawaian;

• pengawal penerbangan dan pengawal selia voltan.

Halaman bateri dron industri kecil ZERNE menunjukkan contoh pek industri menggunakan konfigurasi 4S, 6S, 8S dan 12S, menunjukkan bahawa pemilihan voltan bergantung pada platform industri tertentu dan output yang diperlukan dan bukannya konfigurasi 'terbaik' universal. Lihat penyelesaian bateri dron industri kecil.

Bagaimana Voltan Mempengaruhi Kuasa dan Arus Dron

Kuasa elektrik boleh dinyatakan menggunakan formula berikut:

Kuasa (W) = Voltan (V) × Arus (A)

Apabila kuasa yang diperlukan kekal sama, peningkatan voltan boleh mengurangkan arus yang diperlukan dalam pengiraan yang ideal.

Contohnya:

Ini adalah contoh yang dipermudahkan. Arus dron sebenar bergantung pada kecekapan motor, kecekapan ESC, pemuatan kipas, mod penerbangan, muatan, suhu dan voltan bateri di bawah beban.

Sistem voltan lebih tinggi mungkin mengurangkan arus dalam beberapa keadaan operasi, yang boleh menjejaskan:

• saiz kabel;

• pemilihan penyambung;

• kerugian rintangan;

• penjanaan haba;

• permintaan pelepasan bateri;

• kecekapan sistem kuasa.

Walau bagaimanapun, voltan sahaja tidak menentukan prestasi. Penarafan KV motor, saiz kipas, tetapan ESC dan reka bentuk mekanikal semuanya mesti dinilai bersama.

Untuk maklumat lanjut tentang penghantaran semasa, nyahcas berterusan dan kendur voltan, lihat bahagian panduan penarafan C bateri dron.

Konfigurasi Bateri Siri dan Selari

Pek bateri drone mungkin menggunakan sambungan siri, sambungan selari atau gabungan kedua-duanya.

Sambungan Siri

Sel yang disambungkan secara bersiri meningkatkan voltan sambil mengekalkan kapasiti amp-jam hampir tidak berubah.

Contohnya:

• empat sel 3.7V dalam siri mencipta pek 4S;

• voltan nominal menjadi 14.8V;

• kapasiti kekal lebih kurang sama dengan kapasiti satu sel.

Sambungan Selari

Sel yang disambungkan secara selari meningkatkan kapasiti sambil mengekalkan voltan nominal hampir tidak berubah.

Contohnya:

• dua sel 3.7V secara selari kekal kira-kira 3.7V nominal;

• kapasiti amp-jam yang tersedia adalah lebih kurang dua kali ganda;

• pek boleh menyimpan lebih banyak tenaga tetapi mungkin menjadi lebih besar dan lebih berat.

Pek Siri-Sejajar

Pek siri selari menggabungkan kedua-dua susunan. Konfigurasi seperti 4S2P mungkin mengandungi empat kumpulan siri, dengan dua sel dipadankan dalam setiap kumpulan selari.

Pembinaan yang tepat mempengaruhi:

• voltan nominal;

• kapasiti;

• tenaga;

• arus maksimum;

• mengimbangi sel;

• dimensi pek;

• tingkah laku haba;

• BMS atau keperluan perlindungan.

Untuk aplikasi dron tersuai, pengeluar bateri mesti menerima maklumat voltan, kapasiti, arus, dimensi, berat dan penyambung yang diperlukan sebelum mengesyorkan struktur pek.

Cara Memadankan Voltan Bateri Dron dengan Sistem Pendorong

Sebelum memilih konfigurasi voltan, semak sistem elektrik yang lengkap.

Keserasian Motor

Spesifikasi motor biasanya menyatakan kiraan sel yang disokong atau julat voltan. Menggunakan voltan yang lebih tinggi daripada yang boleh diterima oleh motor boleh meningkatkan kelajuan putaran, haba dan tekanan mekanikal.

Keserasian ESC

ESC mesti menyokong voltan cas maksimum bateri, bukan sahaja voltan nominalnya. Sebagai contoh, sistem LiPo 6S secara nominal 22.2V tetapi boleh mencapai lebih kurang 25.2V apabila dicas penuh.

Propeller dan KV Rating

Voltan yang dipilih mengubah kelajuan motor dan tingkah laku pendorong. Gabungan motor dan kipas yang direka untuk operasi 4S mungkin tidak sesuai untuk 6S tanpa reka bentuk semula atau konfigurasi semula.

Penyambung dan Pendawaian

Arus yang lebih tinggi boleh meningkatkan penurunan voltan dan haba dalam penyambung dan kabel. Penyambung, tolok wayar, sambungan pateri dan komponen pelindung hendaklah dipilih untuk keadaan semasa dan operasi sebenar.

Keserasian Pengecas

Pengecas mesti menyokong kiraan sel dan kimia bateri yang betul. Tetapan pengecas 4S tidak boleh digunakan untuk pek 6S. Pengecasan baki amat penting untuk pek LiPo berbilang sel.

Pengawal dan Aksesori Penerbangan

Penderia, kamera, radio, modul kuasa dan elektronik lain mungkin memerlukan voltan terkawal. Sahkan bahawa sistem pengagihan kuasa dan penukaran voltan boleh menerima voltan pek yang dipilih dengan selamat.

Kesilapan Pemilihan Voltan Biasa

Mengelirukan Voltan Nominal dengan Voltan Caj Penuh

Bateri 4S biasanya digambarkan sebagai 14.8V, tetapi ia mencapai lebih kurang 16.8V pada cas penuh. Mereka bentuk hanya untuk nilai nominal boleh mengakibatkan toleransi voltan tidak mencukupi.

Merawat 3.7V sebagai Voltan Malar

Label 3.7V ialah klasifikasi nominal. Voltan sel sebenar berubah semasa mengecas dan menyahcas.

Andaikan Voltan Lebih Tinggi Bermaksud Masa Penerbangan Lebih Lama

Masa penerbangan bergantung pada jumlah tenaga, permintaan kuasa, berat bateri, kecekapan pendorongan dan keadaan operasi. Voltan yang lebih tinggi boleh meningkatkan pengedaran arus dalam sesetengah sistem, tetapi ia tidak menjamin masa jalan yang lebih lama.

Menggunakan Tetapan Sel Pengecas yang Salah

Mengecas bateri dengan tetapan kiraan sel yang salah boleh menimbulkan risiko keselamatan yang serius. Sentiasa sahkan label bateri, tetapan pengecas dan penyambung baki sebelum mengecas.

Memilih Bateri dengan Voltan Sahaja

Voltan mesti dipertimbangkan bersama dengan kapasiti, penarafan C, dimensi, berat, penyambung, keadaan terma dan keperluan aplikasi.

Perkara yang Perlu Diberikan oleh OEM Drone kepada Pengeluar Bateri

Apabila meminta bateri tersuai, berikan maklumat berikut:

• voltan nominal yang diperlukan;

• voltan dicas maksimum;

• bilangan sel sasaran;

• kapasiti yang diperlukan;

• arus berterusan;

• arus puncak;

• spesifikasi motor dan ESC;

• dimensi bateri maksimum;

• berat bateri maksimum;

• jenis penyambung dan panjang kabel;

• kaedah pengecasan;

• julat suhu operasi;

• muatan dan profil penerbangan;

• perlindungan, keperluan PCM atau BMS;

• dokumentasi yang diperlukan dan pasaran penghantaran.

milik ZERNE perkhidmatan bateri tersuai boleh digunakan untuk membincangkan konfigurasi pek, dimensi, penyambung, komponen perlindungan dan keadaan aplikasi.

Untuk platform FPV, ZERNE Penyelesaian bateri dron FPV diletakkan di sekitar output berkuasa tinggi, ketumpatan tenaga dan reka bentuk yang ringan. Untuk UAV industri, pemilihan voltan juga harus mengambil kira muatan profesional, kebolehpercayaan, keselamatan dan keadaan persekitaran.

Soalan Lazim

Apakah voltan bateri 4S LiPo?

Bateri LiPo 4S biasa mempunyai voltan nominal 14.8V dan anggaran voltan cas penuh sebanyak 16.8V. Voltan sebenar berubah semasa operasi.

Apakah voltan bateri LiPo 6S?

Bateri LiPo 6S biasa mempunyai voltan nominal 22.2V dan anggaran voltan cas penuh sebanyak 25.2V.

Adakah 3.7V sama dengan 22.2V?

No. 3.7V biasanya menerangkan voltan nominal satu sel litium. 22.2V biasanya menerangkan enam sel 3.7V yang disambungkan secara bersiri.

Apakah maksud 4S pada bateri dron?

4S bermakna empat sel bateri disambungkan secara bersiri. Voltan ditambah merentasi sel, menghasilkan kira-kira 14.8V nominal untuk sel LiPo biasa.

Adakah bateri 6S memberikan voltan dua kali ganda bateri 3S?

lebih kurang. Pek 3S biasa ialah 11.1V nominal, manakala pek 6S biasa ialah 22.2V nominal. Walau bagaimanapun, reka bentuk pek lengkap, kapasiti, keupayaan semasa dan berat juga mempengaruhi prestasi sistem.

Bolehkah saya menggunakan bateri 4S pada dron 6S?

Tidak melainkan motor dron, ESC, kipas dan sistem kawalan direka bentuk untuk beroperasi dengan selamat pada kedua-dua konfigurasi. Bateri hendaklah dipilih mengikut spesifikasi sistem pendorong yang lengkap.

Adakah bateri dron bervoltan lebih tinggi sentiasa lebih baik?

Tidak. Voltan yang paling sesuai bergantung pada motor, ESC, kipas, muatan, keperluan semasa, berat bateri dan aplikasi. Voltan yang lebih tinggi boleh memberi kelebihan dalam sesetengah sistem kuasa tinggi tetapi tidak lebih baik secara universal.

Bolehkah saya mengecas bateri 6S dengan pengecas 4S?

Pengecas mesti menyokong kiraan sel bateri dan kimia. Pengecas atau tetapan yang dimaksudkan untuk 4S tidak boleh digunakan untuk mengecas bateri 6S.

Mengapakah voltan yang diukur berbeza daripada label?

Label biasanya menunjukkan voltan nominal. Voltan yang diukur berbeza dengan keadaan cas, beban, suhu, keseimbangan sel dan keadaan pengukuran.

Bagaimanakah saya memilih voltan bateri dron yang betul?

Mulakan dengan keperluan motor dan ESC, kemudian sahkan kipas, pengawal penerbangan, pengecas, muatan, kapasiti, kekangan semasa dan fizikal. Jika aplikasi sedang dibangunkan untuk pengeluaran, berikan keperluan ini kepada pengeluar bateri untuk pengesahan peringkat sistem.

Kesimpulan

Memahami voltan bateri dron adalah penting untuk memilih sistem kuasa yang serasi dan boleh dipercayai. Sel LiPo biasa adalah lebih kurang 3.7V nominal dan 4.2V apabila dicas penuh. Pek 3S adalah lebih kurang 11.1V nominal, pek 4S adalah lebih kurang 14.8V nominal, dan pek 6S adalah lebih kurang 22.2V nominal.

Perkara yang paling penting ialah voltan nominal hanyalah satu bahagian daripada pemilihan bateri. Bateri juga mesti sepadan dengan motor, ESC, kipas, pengecas, penyambung, kapasiti, penarafan C, berat dan persekitaran operasi.

Untuk projek drone OEM dan industri, voltan yang betul harus disahkan di bawah keadaan semasa, muatan dan penerbangan sebenar. Perlukan bantuan memilih konfigurasi bateri 3S, 4S atau 6S yang serasi? Hubungi ZERNE untuk penilaian bateri dron tersuai.