3S проти 4S проти 6S LiPo акумулятора: яка конфігурація дрона підходить?

Вибір правильної конфігурації акумулятора LiPo є одним із найважливіших рішень у проектуванні системи живлення дрона. Батарея 3S, 4S або 6S змінює напругу, що подається до двигуна та електронного регулятора швидкості (ESC), що впливає на поточну потребу, швидкість двигуна, вибір гвинта, електропроводку, тепло та поведінку в польоті.

Найкраща конфігурація визначається не лише ємністю акумулятора. Акумулятор вищої напруги може зменшити струм для заданої потреби в потужності, але він також може збільшити швидкість двигуна, змінити ефективність двигуна та вимагати іншого ESC або пропелера. Систему з нижчою напругою може бути легше інтегрувати, але вона може потребувати більшого струму та більших провідників.

У цьому посібнику порівнюються конфігурації LiPo батареї 3S, 4S і 6S для FPV, рекреаційних, сільськогосподарських і промислових дронів. Він зосереджений на виборі конфігурації. Основні визначення напруги див посібник з напруги акумулятора дрона.

Швидка відповідь

• Батареї 3S LiPo підходять для систем з низькою напругою, легких дронів і силових установок, розроблених приблизно з номінальною напругою 11,1 В.

• Батареї 4S LiPo забезпечують загальний баланс між напругою, струмом, розміром і продуктивністю для багатьох FPV і дронів середньої потужності.

• Акумулятори 6S LiPo підходять для систем з більшою потужністю, які розраховані на номінальну напругу приблизно 22,2 В і можуть витримувати приблизно 25,2 В при повному заряді.

• Жодна з цих конфігурацій не є універсально найкращою.

• Вибраний акумулятор має відповідати двигуну, ESC, гвинту, зарядному пристрою, проводці, корисному навантаженню та профілю польоту.

Що означає 3S, 4S або 6S?

Число вказує, скільки комірок з'єднано послідовно. 'S' означає серію.

Використовуючи типову номінальну напругу елемента приблизно 3,7 В:

• 3S = 3 × 3,7 В = 11,1 В;

• 4S = 4 × 3,7 В = 14,8 В;

• 6S = 6 × 3,7 В = 22,2 В.

При повному заряді типовий елемент LiPo досягає приблизно 4,2 В:

• 3S = 12,6 В;

• 4S = 16,8 В;

• 6S = 25,2 В.

Рейтинг S не описує ємність, рейтинг C, вагу акумулятора чи час польоту. Батарея 4S 2200 мАг і 4S 6000 мАг мають однакову номінальну напругу, але дуже різну енергію, вагу та силу струму.

Акумулятор 3S LiPo: переваги та обмеження

Акумулятор 3S LiPo призначений для силової установки з нижчою напругою.

Потенційні переваги

• нижча напруга може підійти для менших двигунів та електроніки;

• корисний для легких платформ дронів;

• може спростити інтеграцію для системи, розробленої навколо 3S;

• може зменшити напругу на сумісну електроніку;

• підходить для деяких невеликих FPV і рекреаційних дронів.

Потенційні обмеження

• для такої ж вихідної потужності може знадобитися більший струм;

• можуть знадобитися більші дроти або роз'єми;

• втрати сильного струму можуть стати більш значними;

• він може не забезпечити достатньої напруги для більшого чи важчого літака;

• пакет 3S не можна замінити системою 4S або 6S без підтвердження повної сумісності силової установки.

Конфігурація 3S може бути придатною, якщо літальний апарат легкий і комбінація мотор-пропелер розроблена спеціально для його діапазону напруги.

Акумулятор 4S LiPo: переваги та обмеження

Акумулятор 4S LiPo забезпечує номінальну напругу приблизно 14,8 В і 16,8 В при повному заряді.

Потенційні переваги

• широко використовується в системах FPV і дронов середньої потужності;

• забезпечує практичний баланс між напругою та струмом;

• може підтримувати сильне прискорення в парі з сумісними двигунами;

• може зменшити струм порівняно з еквівалентною системою 3S;

• зазвичай доступні в різних ємностях і форм-факторах.

Потенційні обмеження

• потрібен ESC і двигун, розрахований на напругу повного заряду;

• може збільшити швидкість двигуна в порівнянні з 3S;

• може вимагати підбору різного гвинта;

• не забезпечує автоматично довший час польоту;

• може бути непридатним для силової установки, призначеної лише для 3S.

Система 4S часто є практичною відправною точкою для загальної розробки FPV, але сумісність має бути підтверджена фактичним випробуванням двигуна та гвинта.

Акумулятор 6S LiPo: переваги та обмеження

Акумулятор 6S LiPo забезпечує номінальну напругу приблизно 22,2 В і 25,2 В при повному заряді.

Потенційні переваги

• може зменшити струм для заданої потреби в потужності;

• може зменшити резистивні втрати в системах великої потужності;

• може підтримувати вимогливі рухові платформи;

• може підвищити ефективність енергетичної системи, коли двигун і пропелер правильно підібрані;

• підходить для деяких високопродуктивних FPV і промислових зразків.

Потенційні обмеження

• вимагає високовольтного двигуна, ESC та силової електроніки;

• може збільшити швидкість двигуна понад проектну межу;

• може вимагати різних налаштувань гвинтів і контролера польоту;

• може збільшити вартість системи та складність інтеграції;

• не гарантує довший час польоту;

• пакет 6S ніколи не можна підключати до електроніки, яка не витримує напруги повного заряду.

6S — це системний вибір, а не просто більший акумулятор. Його слід вибирати тільки після перевірки всього силового ланцюга.

Порівняння 3S проти 4S проти 6S

Поточний зв'язок можна проілюструвати за допомогою:

Потужність (Вт) = Напруга (В) × Сила струму (А)

Для ілюстративної вимоги до 740 Вт:

Це спрощені значення. Фактичний струм залежить від ефективності двигуна, навантаження на гвинт, напруги батареї під навантаженням, режиму польоту, корисного навантаження та температури.

Як конфігурація впливає на час польоту

Акумулятор вищої напруги не забезпечує автоматично довший час польоту. Час польоту залежить від загальної потреби в енергії та потужності літака.

Енергія акумулятора (Вт·год) = номінальна напруга (В) × ємність (А·год)

Наприклад:

• 3S 5Ah: 11,1V × 5Ah = 55,5Wh;

• 4S 5Ah: 14,8V × 5Ah = 74Wh;

• 6S 5Ah: 22,2V × 5Ah = 111Wh.

Однак блок вищої напруги може мати іншу ємність, вагу, ефективність двигуна та потребу в потужності. Фактичний результат польоту залежить від всієї системи.

Повний розрахунок часу виконання див як довго працює акумулятор дрона.

Сумісність з двигуном, ESC і гвинтом

Перш ніж вибрати конфігурацію, перевірте наступне:

Мотор

Двигун повинен підтримувати вибрану напругу та очікувану швидкість обертання. Використання акумулятора з високою напругою може збільшити швидкість і нагрів двигуна.

ESC

ESC має витримувати напругу повного заряду батареї. Система 6S номінально має напругу 22,2 В, але може досягати приблизно 25,2 В, коли вона повністю заряджена.

Пропелер

Зміна з 3S на 4S або 6S може змінити тягу, оберти та струм. Пропелер необхідно вибирати разом з двигуном і акумулятором як єдину систему.

Контролер польоту та аксесуари

Для камер, передавачів, датчиків, регуляторів напруги та силових модулів може знадобитися регульований вхід. Перевірте їх межі напруги перед зміною конфігурації.

Зарядний пристрій

Зарядний пристрій має підтримувати вибрану кількість елементів і режим зарядки LiPo. Налаштування зарядного пристрою для 4S не слід використовувати для упаковки 6S.

Яка конфігурація підходить для різних додатків дронів?

Ця таблиця є відправною точкою, а не універсальною рекомендацією. Фактична конфігурація повинна бути перевірена з передбачуваним двигуном, ESC, гвинтом і корисним навантаженням.

Як C-рейтинг змінює рішення

Вибір напруги та рейтинг C слід оцінювати разом.

Конфігурація з вищою напругою може зменшити струм, необхідний для певної вихідної потужності, але батарея все одно потребує достатньої здатності до безперервного розряду.

огляд:

• середній струм;

• піковий струм;

• тривалість сплеску;

• просідання напруги;

• температура акумулятора;

• межі коннектора;

• калібр дроту;

• корисне навантаження;

• режим польоту.

Для отримання додаткової інформації див Керівництво з рейтингу акумулятора дрона.

Поширені помилки вибору

Припускаючи, що 6S завжди кращий

6S може бути вигідним у сумісній системі високої потужності, але він може пошкодити електроніку або створити надмірну швидкість двигуна, якщо платформа розроблена для 3S або 4S.

Порівняння ємності без порівняння напруги

Ємність у мАг не показує загальну енергію сама по собі. Порівняйте ват-години та вагу упаковки.

Ігнорування напруги повного заряду

Завжди розраховуйте напругу повного заряду, а не лише номінальну напругу.

Вибір батареї перед двигуном

Спочатку слід оцінити двигун, ESC і пропелер. Акумулятор повинен підтримувати відповідні вимоги до струму та напруги.

Розгляд напруги як гарантії часу польоту

Час польоту залежить від енергії, навантаження, ваги, ефективності, вітру, температури та поведінки.

Що мають надати покупці OEM

Надаючи запит на спеціальну конфігурацію батареї дрона, надайте:

• цільова напруга або кількість клітин;

• місткість;

• середній і піковий струм;

• характеристики двигуна та ESC;

• інформація про пропелер;

• корисне навантаження;

• цільовий час польоту;

• максимальні розміри упаковки;

• максимальна вага;

• вимоги до коннекторів і кабелів;

• спосіб зарядки;

• робоча температура;

• вимоги BMS або PCM;

• потреби в тестуванні та документації.

ЗЕРНЕ спеціальна служба батареї може підтримувати обговорення конфігурації клітини, розмірів, роз’ємів, компонентів захисту та умов застосування.

Часті запитання

Чи 4S краще, ніж 3S для дрона?

Не завжди. 4S може забезпечувати більшу напругу та нижчий струм для даної вимоги до потужності, але двигун, ESC та пропелер мають бути сумісними.

6S кращий за 4S?

6S може підійти для систем високої потужності, але він не є універсальним кращим. Для цього потрібна сумісна електроніка, швидкість двигуна, вибір гвинта та обладнання для зарядки.

Чи забезпечує 6S більший час польоту, ніж 4S?

Не автоматично. Час польоту залежить від енергії батареї, ваги, потреби в електроенергії, ефективності рухової установки, корисного навантаження та погоди.

Чи можна використовувати батарею 4S на дроні 6S?

Тільки якщо вся силова установка розроблена для безпечної роботи з обома конфігураціями. Спочатку перевірте вимоги до двигуна, ESC, гвинта та системи керування.

Яка напруга акумулятора 3S, 4S і 6S LiPo?

Типова номінальна напруга становить 11,1 В для 3S, 14,8 В для 4S і 22,2 В для 6S. Напруга повного заряду становить приблизно 12,6 В, 16,8 В і 25,2 В.

Яка конфігурація найкраща для гонок FPV?

Багато гоночних систем FPV використовують 4S або 6S, але правильний варіант залежить від KV двигуна, гвинта, ваги, поточного попиту та цільової продуктивності пілота.

Яка інформація потрібна виробнику акумуляторів?

Укажіть напругу, ємність, силу струму, двигун, ESC, пропелер, корисне навантаження, розміри, вагу, роз’єм і вимоги до зарядки.

Висновок

Вибір між акумулятором 3S проти 4S чи 6S LiPo має базуватися на повній системі живлення дрона.

3S підходить для легких платформ з низькою напругою. 4S пропонує практичний баланс для багатьох систем FPV і систем середньої потужності. 6S може зменшити струм у потужних додатках, але він також вимагає сумісності з високою напругою та ретельного підбору силової установки.

Правильна конфігурація – це та, яка відповідає вимогам дрона щодо напруги, потужності, струму, ваги, безпеки та часу польоту без перевищення обмежень двигуна, ESC, пропелера чи зарядного пристрою.

Потрібна допомога у виборі сумісної конфігурації акумулятора 3S, 4S або 6S? Зв’яжіться з ZERNE для індивідуальної оцінки батареї дрона.