3S versus 4S versus 6S LiPo-batterij: welke droneconfiguratie past?

Het selecteren van de juiste LiPo-batterijconfiguratie is een van de belangrijkste beslissingen bij het ontwerpen van drone-energiesystemen. Een 3S-, 4S- of 6S-batterij verandert de spanning die wordt geleverd aan de motor en de elektronische snelheidsregelaar (ESC), wat van invloed is op de huidige vraag, het motortoerental, de propellerselectie, de bedrading, de hitte en het vlieggedrag.

De beste configuratie wordt niet alleen bepaald door de batterijcapaciteit. Een accu met een hogere spanning kan de stroom voor een gegeven vermogensbehoefte verminderen, maar kan ook de motorsnelheid verhogen, de voortstuwingsefficiëntie veranderen en een andere ESC of propeller vereisen. Een systeem met een lagere spanning is misschien gemakkelijker te integreren, maar vereist mogelijk een hogere stroomsterkte en grotere geleiders.

Deze gids vergelijkt 3S versus 4S versus 6S LiPo-batterijconfiguraties voor FPV, recreatieve, agrarische en industriële drones. Het richt zich op configuratieselectie. Voor basisspanningsdefinities, zie de batterijspanningsgids voor drones.

Snel antwoord

• 3S LiPo-batterijen zijn geschikt voor systemen met een lagere spanning, lichtgewicht drones en voortstuwingssystemen die zijn ontworpen rond een nominale spanning van ongeveer 11,1 V.

• 4S LiPo-batterijen bieden een gemeenschappelijk evenwicht tussen spanning, stroom, grootte en prestaties voor veel FPV- en middelzware drones.

• 6S LiPo-batterijen zijn geschikt voor systemen met een hoger vermogen die zijn ontworpen voor een nominale spanning van ongeveer 22,2 V en die bij volledige lading ongeveer 25,2 V aankunnen.

• Geen van deze configuraties is universeel de beste.

• De geselecteerde batterij moet overeenkomen met de motor, ESC, propeller, lader, bedrading, laadvermogen en vluchtprofiel.

Wat betekent 3S, 4S of 6S?

Het getal geeft aan hoeveel cellen in serie zijn geschakeld. De 'S' betekent serie.

Bij gebruik van een typische nominale celspanning van ongeveer 3,7 V:

• 3S = 3×3,7V = 11,1V;

• 4S = 4×3,7V = 14,8V;

• 6S = 6×3,7V = 22,2V.

Bij volledige lading bereikt een typische LiPo-cel ongeveer 4,2 V:

• 3S = 12,6V;

• 4S = 16,8V;

• 6S = 25,2V.

De S-rating beschrijft geen capaciteit, C-rating, batterijgewicht of vliegtijd. Een 4S-pakket van 2.200 mAh en een 4S-pakket van 6.000 mAh hebben dezelfde nominale spanning, maar een heel ander energie-, gewicht- en stroomvermogen.

3S LiPo-batterij: voordelen en beperkingen

Een 3S LiPo-batterij is ontworpen voor een aandrijfsysteem met een lagere spanning.

Potentiële voordelen

• een lagere spanning is geschikt voor kleinere motoren en elektronica;

• handig voor lichtgewicht droneplatforms;

• kan de integratie vereenvoudigen voor een systeem dat is ontworpen rond 3S;

• kan de spanningsbelasting op compatibele elektronica verminderen;

• geschikt voor bepaalde kleine FPV en recreatieve drones.

Potentiële beperkingen

• er kan een hogere stroom nodig zijn voor hetzelfde uitgangsvermogen;

• er kunnen grotere draden of connectoren nodig zijn;

• hoge stroomverliezen kunnen groter worden;

• het levert mogelijk niet voldoende spanning voor een groter of zwaarder vliegtuig;

• een 3S-pakket kan niet worden vervangen door een 4S- of 6S-systeem zonder de volledige voortstuwingscompatibiliteit te bevestigen.

Een 3S-configuratie kan geschikt zijn als het vliegtuig licht van gewicht is en de motor-propellercombinatie specifiek is ontworpen voor zijn spanningsbereik.

4S LiPo-batterij: voordelen en beperkingen

Een 4S LiPo-batterij levert ongeveer 14,8 V nominaal en 16,8 V bij volledige lading.

Potentiële voordelen

• veel gebruikt in FPV- en middelzware drone-systemen;

• biedt een praktische balans tussen spanning en stroom;

• kan een sterke acceleratie ondersteunen in combinatie met compatibele motoren;

• kan de stroom verminderen in vergelijking met een gelijkwaardig 3S-systeem;

• algemeen verkrijgbaar in meerdere capaciteiten en vormfactoren.

Potentiële beperkingen

• vereist een ESC en een motor die geschikt is voor de volledige laadspanning;

• kan de motorsnelheid verhogen vergeleken met 3S;

• kan een andere propellerselectie vereisen;

• zorgt niet automatisch voor een langere vliegtijd;

• kan ongeschikt zijn voor een voortstuwingssysteem dat alleen voor 3S is ontworpen.

Een 4S-systeem is vaak een praktisch startpunt voor algemene FPV-ontwikkeling, maar de compatibiliteit moet worden bevestigd door daadwerkelijke motor- en propellertests.

6S LiPo-batterij: voordelen en beperkingen

Een 6S LiPo-batterij levert ongeveer 22,2 V nominaal en 25,2 V bij volledige lading.

Potentiële voordelen

• kan de stroom verminderen voor een gegeven stroomvereiste;

• kan weerstandsverliezen in systemen met hoog vermogen verminderen;

• kan veeleisende voortstuwingsplatforms ondersteunen;

• kan de efficiëntie van het aandrijfsysteem verbeteren als de motor en propeller correct op elkaar zijn afgestemd;

• is geschikt voor sommige krachtige FPV- en industriële ontwerpen.

Potentiële beperkingen

• vereist een motor met een hogere spanning, ESC en vermogenselektronica;

• kan het motortoerental verhogen tot voorbij de ontwerplimiet;

• kan verschillende propellers en vluchtcontrollerinstellingen vereisen;

• kan de systeemkosten en de complexiteit van de integratie verhogen;

• garandeert geen langere vliegtijd;

• een 6S-pakket mag nooit worden aangesloten op elektronica die de volledige laadspanning niet kan verdragen.

6S is een systeemkeuze, niet simpelweg een grotere batterij. Deze mag alleen worden geselecteerd nadat de volledige aandrijfketen is gecontroleerd.

Vergelijking van 3S versus 4S versus 6S

De huidige relatie kan worden geïllustreerd met:

Vermogen (W) = spanning (V) × stroom (A)

Voor een illustratieve vereiste van 740 W:

Dit zijn vereenvoudigde waarden. De werkelijke stroom hangt af van het motorrendement, de propellerbelasting, de accuspanning onder belasting, de vliegmodus, de lading en de temperatuur.

Hoe configuratie de vliegtijd beïnvloedt

Een batterij met een hoger voltage zorgt niet automatisch voor een langere vliegtijd. De vliegtijd is afhankelijk van de totale vraag naar energie en vliegtuigvermogen.

Batterij-energie (Wh) = nominale spanning (V) × capaciteit (Ah)

Bijvoorbeeld:

• 3S 5Ah: 11,1 V × 5 Ah = 55,5 Wh;

• 4S 5Ah: 14,8V × 5Ah = 74Wh;

• 6S 5Ah: 22,2V × 5Ah = 111Wh.

Een pakket met een hogere spanning kan echter een andere capaciteit, gewicht, motorefficiëntie en stroomvraag hebben. Het daadwerkelijke vluchtresultaat is afhankelijk van het hele systeem.

Voor een volledige runtimeberekening, zie de hoe lang gaat een drone-batterij mee?.

Compatibiliteit met motoren, ESC en propellers

Controleer het volgende voordat u een configuratie kiest:

Motor

De motor moet de geselecteerde spanning en het verwachte toerental ondersteunen. Het gebruik van een pakket met een hogere spanning kan de motorsnelheid en de hitte verhogen.

ESC

De ESC moet de volledige laadspanning van de batterij tolereren. Een 6S-systeem is nominaal 22,2 V, maar kan bij volledige lading ongeveer 25,2 V bereiken.

Propeller

Als u van 3S naar 4S of 6S overschakelt, kunnen de stuwkracht, het toerental en de stroom veranderen. De propeller moet worden geselecteerd met motor en accu als compleet systeem.

Vluchtcontroller en accessoires

Camera's, zenders, sensoren, spanningsregelaars en voedingsmodules hebben mogelijk een gereguleerde invoer nodig. Controleer hun spanningslimieten voordat u de configuratie wijzigt.

Oplader

De oplader moet het geselecteerde aantal cellen en de LiPo-oplaadmodus ondersteunen. Voor een 6S-pakket mag geen opladerinstelling voor 4S worden gebruikt.

Welke configuratie past bij verschillende drone-toepassingen?

Deze tabel is eerder een startpunt dan een universele aanbeveling. De daadwerkelijke configuratie moet worden getest met de beoogde motor, ESC, propeller en lading.

Hoe C-Rating de beslissing verandert

Spanningskeuze en C-waarde moeten samen worden geëvalueerd.

Een configuratie met een hogere spanning kan de stroom die nodig is voor een specifiek uitgangsvermogen verminderen, maar de batterij heeft nog steeds voldoende capaciteit voor continue ontlading en burst-ontlading nodig.

Beoordeling:

• gemiddelde stroom;

• piekstroom;

• burst-duur;

• spanning zakt;

• batterij temperatuur;

• connectorlimieten;

• draadmeter;

• lading;

• vluchtmodus.

Voor meer informatie, zie de C-ratinggids voor drone-batterijen.

Veel voorkomende selectiefouten

Ervan uitgaande dat 6S altijd beter is

6S kan voordelig zijn in een compatibel systeem met hoog vermogen, maar kan de elektronica beschadigen of een te hoog motortoerental veroorzaken als het platform is ontworpen voor 3S of 4S.

Capaciteit vergelijken zonder spanning te vergelijken

De capaciteit in mAh geeft op zichzelf niet de totale energie weer. Vergelijk wattuur en pakgewicht.

Het negeren van de spanning bij volledig opladen

Ontwerp altijd voor de volledige laadspanning, niet alleen voor de nominale spanning.

De accu vóór de motor selecteren

De motor, ESC en propeller moeten eerst worden geëvalueerd. De batterij moet de resulterende stroom- en spanningsvereisten ondersteunen.

Spanning behandelen als vliegtijdgarantie

De vliegtijd is afhankelijk van energie, belasting, gewicht, efficiëntie, wind, temperatuur en bedrijfsgedrag.

Wat OEM-kopers moeten bieden

Wanneer u een aangepaste drone-batterijconfiguratie aanvraagt, geef dan het volgende op:

• doelspanning of celtelling;

• capaciteit;

• gemiddelde en piekstroom;

• motor- en ESC-specificaties;

• propellerinformatie;

• lading;

• beoogde vliegtijd;

• maximale verpakkingsafmetingen;

• maximaal gewicht;

• connector- en kabelvereisten;

• oplaadmethode;

• bedrijfstemperatuur;

• BMS- of PCM-vereisten;

• test- en documentatiebehoeften.

ZERNE's Aangepaste batterijservice kan de discussie over celconfiguratie, afmetingen, connectoren, beschermingscomponenten en toepassingsomstandigheden ondersteunen.

Veelgestelde vragen

Is 4S beter dan 3S voor een drone?

Niet altijd. 4S kan meer spanning en lagere stroom leveren voor een gegeven vermogensvereiste, maar de motor, ESC en propeller moeten compatibel zijn.

Is 6S beter dan 4S?

6S is geschikt voor systemen met een hoog vermogen, maar is niet universeel beter. Het vereist compatibele elektronica, motortoerental, propellerselectie en oplaadapparatuur.

Biedt 6S een langere vliegtijd dan 4S?

Niet automatisch. De vliegtijd is afhankelijk van de energie van de batterij, het gewicht, de stroombehoefte, de voortstuwingsefficiëntie, de lading en het weer.

Kan ik een 4S-batterij gebruiken op een 6S-drone?

Alleen als het complete voortstuwingssysteem is ontworpen om veilig te werken met beide configuraties. Bevestig eerst de vereisten voor motor, ESC, propeller en besturingssysteem.

Wat is de spanning van een 3S, 4S en 6S LiPo-batterij?

Typische nominale spanningen zijn 11,1 V voor 3S, 14,8 V voor 4S en 22,2 V voor 6S. De spanningen bij volledig opladen zijn ongeveer 12,6 V, 16,8 V en 25,2 V.

Welke configuratie is het beste voor FPV-racen?

Veel FPV-racesystemen gebruiken 4S of 6S, maar de juiste optie hangt af van de motor-KV, propeller, gewicht, huidige vraag en het prestatiedoel van de piloot.

Welke informatie heeft een batterijfabrikant nodig?

Geef spanning, capaciteit, stroom, motor, ESC, propeller, laadvermogen, afmetingen, gewicht, connector en oplaadvereisten op.

Conclusie

De keuze tussen een 3S versus 4S versus 6S LiPo-batterij moet gebaseerd zijn op het volledige drone-voedingssysteem.

3S is geschikt voor lichtgewicht platforms met een lagere spanning. 4S biedt een praktische balans voor veel FPV- en middelzware systemen. 6S kan de stroom verminderen in toepassingen met hoog vermogen, maar vereist ook compatibiliteit met hogere spanningen en een zorgvuldige aanpassing van de voortstuwing.

De juiste configuratie is degene die voldoet aan de eisen van de drone op het gebied van spanning, vermogen, stroom, gewicht, veiligheid en vliegtijd, zonder de limieten van de motor, ESC, propeller of oplader te overschrijden.

Hulp nodig bij het selecteren van een compatibele 3S-, 4S- of 6S-batterijconfiguratie? Neem contact op met ZERNE voor een drone-batterijevaluatie op maat.