Kuidas teha dronni aku

Enamast piloodid ei mõtle kunagi sellele, kuidas drone aku on valmistatud, kuni nad ei leia vajalikku akuversiooni. Laadiühikute arv on vale, kuju ei sobi raami sisse, ühendusliides ei ole see, mis on teie võimsusjaotusplaadil, või hind on suurtes kogustes raskesti põhjendatav. Sel hetkel hakkab aku koostamine nägema välja mõistliku ideena – ja tegelikult on seegi nii, kui seda käsitletakse täpselt kokkupanekutööna, mitte keemiaeksperimendina.

Drone aku valmistamine seisneb neljas otsuses: millised laadiühikud, kuidas need on paigutatud, kuidas need on ühendatud ja kuidas aku on kaitstud. Kõik muu on täitmise küsimus. Alljärgnevas kirjeldatakse neid samu sammusid just selles järjekorras, milles neid tegelikult läbi käidaks, lisaks testimis- ja dokumenteerimisetappidele, mis otsustavad, kas aku talub ühe hooaja.

1. Tee endale selgeks drone aku kolm osa

Drone aku on lihtsam, kui see esmapilgul näib. Sel on kolm osa ja kõik need on olulised.

• Laadiühikud, mis salvestavad energiat. Pinge, mahtuvus ja laadimiskiirus tulenevad kõik neist
• Haldus- või kaitseplaat, mis hoiab akurakud turvalistes piirides ja nutikatel akupakkidel edastab lennukontrollerile olekuteavet
• Mehaaniline osa: ühendused, juhtmed, ühenduspesa ja keermestus, mis kõik kokku hoib ja takistab õhus värisemist

Kui üks kolmest komponendist puudub, siis akupakk tavaliselt läheb katki, sageli õhus. Algajad tenditsid liialt palju planeerida rakke, kuid liiga vähe teisi kahte komponenti

2. Valige rakutüüp enne kõike muud

Kahe perekonna akud domineerivad droonide akudes ja nad on heas kohas erinevates ülesannetes

• Põhjapõhjalised rakud (LiPo ja LiHV) on tuntud pehmed akupakid. Nad pakuvad kõrgemat laadimisvoolu, on kerged oma võimsuse suhtes ja saadaval peaaegu igas suuruses, mistõttu domineerivad nad endiselt FPV- ja kaameradroonidel. Nad vajavad füüsilist kaitset ja neid ei soovita täielikult laaditud olekus säilitada
• Silindrilised liitiumioonrakud (18650, 21700 ja sarnased) pakuvad rohkem energiat kilogrammi kohta, madalamat laadimisvoolu ja palju paremat tsükkeläbivust. Pika tööajaga platvormid ja kaardistusdroonid kasutavad tavaliselt neid

Laetumisvõimsus, mis näeb etiketil muljetavaldav välja, on väärtusetu, kui rakud ei suuda tagada teie mootorite tippvoolu ilma pingelanguseta.

3. Arvutage esmalt pinge ja mahtuvus

See on osa, mille väärib enne ostu kirja panna.

• Rakud jadas ühendatuna suurendavad pinget. Üks liitium-polümeerraku (LiPo) nimipinge on 3,7 V ja laetud pinge 4,2 V, seega on 6S-pakk 22,2 V nimipingega ja täielikult laetuna 25,2 V
• Rakud paralleelselt ühendatuna suurendavad mahtuvust ja vooluvõimet. Kahe paralleelse 2500 mAh raku grupi korral on kokku 5000 mAh
• Vatt-tunnid näitavad tegelikku energiat: pinge korrutatud amper-tundidega. 6S 5000 mAh pakk sisaldab umbes 111 Wh (22,2 V × 5 Ah)

Seejärel kontrollige kaalu. Iga pakk on kompromiss lennuaegse ja lennukitöötluse vahel ning pakk, mis on raskem kui lennukiraam on projekteeritud, kulutab rohkem lennuaega, kui lisamahtuvus tagab.

4. Sobitage rakud enne nende ühendamist

Rakendatud ühikud, mis lahkuvad koos tehast, on lähedased, kuid mitte täpselt identseid. Kasutage uusi ühikuid sama mudeliga ja sama partii kohta. Ärge segage erinevaid mudeleid ning ärge mingil juhul segage uusi ühikuid juba kasutatud ühikutega.

Enne paigaldamist mõõtke iga ühiku puhul kaks asja:

• Mahutavust, et saaks teha gruppe võimalikult sarnaste ühikutega
• Sisemist takistust, mis mõjutab pakendit koormuse all rohkem kui mahutavus

Sorteerige ühikud ja koostage iga pakend tihedaimast olemasolevast grupist. Pakend on nõrgema ühiku tugevusega ja üks kõrgema takistusega ühik viib terve pakendi tasakaalust välja.

5. Ühendage ühikud punktkeevitusega

Kuumus tapab liitiumiühteid. Otse ühiku terminalile solderimine toob soojuse tihendusse ja sisemisse struktuuri ning kahju ei ilmne sageli enne, kui pakend on juba kasutusel. Nikli ribaga punktkeevitus teeb sama töö millisekundites palju väiksema soojushulga, mistõttu kaubanduslikke pakendeid valmistatakse just sellisel viisil.

Neli asja määravad, kas ühendused püsivad:

• Vali nikli riba nii lai, et see taluks suurimat voolutugevust, mitte keskmist, sest liiga kitsas riba suurendab takistust, soojenemist ja pinge langust
• Hoiasta keevitusmuster ühtlane, et vool jaotuks üle kogu ühenduse
• Kasuta peamiste juhtmete jaoks sobivat juhtme läbimõõtu ja hoiasta neid õhukorpuse lubatud piirides võimalikult lühikesed
• Toe juhtmeid seal, kus nad lahkuvad akuplokist. Juhtmete murdumise põhjustab vibratsioon, mitte vool

6. Lisa kaitse ja tasakaalustus

Tühjad rakud hävitavad end ise rõõmsalt, seega tuleb iga ehitatud akuplokile lisada kaitse – kas täielik akuhaldussüsteem või eraldi kaitseahelaga tasakaalustusplaat. Minimaalselt on vaja:

• Ülelaadimise ja alamlaadimise katkestus, mille on seatud teie keemia järgi
• Ülekoormus- ja lühisekaitse, mille nimivool on suurem kui teie maksimaalne tarbimine, et see ei aktiveeru lennul
• Rakkude tasakaalustus, et akuplokk säiliks tasakaalus sadade tsüklite jooksul
• Temperatuuriandurid akuplokides, mis töötavad intensiivselt või lendavad kuumas ilmastikus

Targalt konstrueeritud akupakkid lähevad kaugemale ja teatavad lennukontrollerile raku pingeid, tsüklite arvu ja aku seisundit, mis võimaldab lennukil teid hoiatada enne, kui üks rakk välja lõppeb. See andmed ning nende taga olev testimine moodustavad suurema osa põhjustest, miks kaubandusliku kasutusega akupakk maksab rohkem kui selle sees olevad rakud.

7. Ehitage see nii, et see taluks õhusõiduki raami

Siin on kohalikult valmistatud akupakkidel praktikas probleem: mitte elektriliselt, vaid mehaaniliselt.

• Hoidke rakud eraldajate või hoiukohade abil nii, et nad ei saaks teineteise vastu hõõruda
• Isolatsioon akupaki ja raami mis tahes juhtiva osa vahel
• Käändige akupakk tapeediga ja soojuskitsendusvööndiga, et midagi ei liigu vibratsiooni all
• Kasutage ühendust, mille nimivool vastab teie vajadustele, ja veenduge, et see sobib lennukis juba olevaga
• Kaitsege akupakki niiskuse eest, kui drone lendab välistingimustes, ja hoidke tasakaaluleidurijuhtmete ümber kaitsekiht tervena

Kaalu ja tasakaalu kontroll peaks olema viimaseks. Akupakk, mis muudab lennuki massikeskme, muudab lennuki lennukäitumist ja lennukontroller ei saa sellega liialt palju teha.

8. Testige iga pakk enne lennukasutust

Uus pakk teenib oma usalduse töökohas, mitte õhus.

• Kontrollige pärast kokkupanekut sisemist takistust iga elemendi kohta. Erinevad väärtused viitavad halvale keevitusühendusele või valele elemendile
• Tehke täielik lahtilaadimistest ja võrdlege saadud mahutavust nimetatud väärtusega
• Veenduge, et pakk tasakaalustub ja et kaitseplaat lülitab toite välja õiges kohas
• Jälgige koormuse all tekkivat temperatuuri esimestel tsüklitel
• Hoidke esimesed tsüklied pehmetes tingimustes ja laadige ohutuspiirkonnas, kus ei ole põletatavaid materjale

Kui üks element erineb teistest, peatuge ja parandage see. Tasakaalustamata pakk ei parane kasutamisega.

9. Teadke, mida saab saata või müüa

Paki valmistamine ise ja selle müük on kaks väga erinevat tegevust. Kõiki liitiumipõhiseid tooteid, mis liiguvad kaubanduse või transpordi kaudu, käsitatakse ohtlike kaupadena ning koduselt kokkupandud pakil puudub testimislugu. Paki puhul, mida teie laualt välja antakse tootena, on algtasemeks:

• UN 38.3 testitulemused. Iga liitiumi rakupärase ja patareipärase transpordiseadme tüüp peab nende testide läbima ning patareipakendile, mida saadetakse, peab olema saadaval testikokkuvõte
• IEC 62133-2:2017, ohutusstandard, mis katab kanduvaid hermeetilisi liitiumirakke ja patareisid, sealhulgas rakke patareipakenditesse paigaldamist
• Õige klassi 9 märgistus ja sildistus transpordiks
• Euroopa Liidu patareide määrus (EL) 2023/1542, mis jõustus veebruaris 2024, milles sildistusnõuded jõustuvad astmeliselt alates 2026. aastast ning millele järgnevad digitaalsed teabekohustused

See dokumentatsioon on ka praktiline argument ostmise kasuks ehitamise asemel. Usaldusväärne tarnija annab teile patareipakendi koos dokumentatsiooniga ning pakend ise on juba testide läbinud.

Vead, mis rikuvad kodus ehitatud patareipakendit

• Lähtumine otse rakuterminale solderimisega ja tihenduste kuumutamine
• Erinevate mudelite, partiiide või vanusega rakke ühes patareipakendis segamine
• Patareipakendi ehitamine ilma tasakaalustamiseta ega kaitseta üldse
• Lindi ja juhtme suuruse valimine keskmise voolu, mitte tippvoolu järgi
• Pakkumise ja juhtiva raamiga vahelise isoleerimise vahele jätmine
• Uue pakkumise kõvasti kasutamine enne, kui see on oma töökindluse tõestanud laual
• Kahtlase või paisunud pakkumise laadimine siseruumis, et vaadata, mis juhtub
• Testidokumentatsioonita pakkumise saatmine või müümine

Lõppsõnad

Drone’i aku valmistamine on järjestus, mitte üksainus oskus: valige oma missioonile sobiv keemia, tehke seeria- ja rööpühenduse arvutused, sobitage rakud, keevitage mitte läigutage, kaitsege pakkumist ja testige seda enne, kui see laualt üldse lahkub.

Kui eesmärgiks on usaldusväärne lennukitepark mitte üks eksperiment, muutub arvutus. Testitud, dokumenteeritud ja taastatav pakkumine on väärt maksma, eriti siis, kui alternatiiviks on pakkumine, mida ei saa saata ja mille peale ei sooviks lennata midagi väärtuslikku.

Seotud artiklid

Kuidas valida lennukisõiduki aku
Õppige, kuidas pinge, mahtuvus, lahtilaadimisklass ja rakute kvaliteet määravad, milline akupakk sobib teie lennukile.

Kuidas kontrollida droonide aku tervist
Tuva varajases staadiumis nii füüsilise seisundi, pinge, mahtuvuse, sisemise takistuse kui ka aku hoiatuste kontrollimisega.

Drone akude laadimine liikumisel
Planeerige laadimisaja ümber, sobitage laadimiskiirus oma akupakiga ja hoidke vääladumine ohutu.