Hogyan készítsünk drón akkumulátort

A legtöbb pilóta sosem gondolja át, hogyan készül egy drón akkumulátor, amíg az a kívánt akkupakk nem áll rendelkezésre. A cellák száma helytelen, az alakzat nem illeszkedik a keretbe, a csatlakozó nem egyezik meg a teljesítmény-elosztó panelen lévővel, vagy a nagy mennyiségben történő beszerzés ára indokolhatatlanul magas. Ekkor az akkupakk saját készítése kezd ésszerű ötletnek tűnni – és valóban az is, feltéve, hogy gondos szerelési munkaként, nem pedig kémiai kísérletként kezeljük.

Egy drón akkumulátor elkészítése négy döntést igényel: melyik cellákat választjuk, hogyan rendezzük el őket, hogyan kötjük össze őket, és hogyan védjük az akkupakkot. Minden más a végrehajtás része. Az alábbiak ebben a sorrendben követik a gyakorlati munkafolyamatot, valamint a tesztelési és dokumentálási lépéseket, amelyek döntik el, hogy az akkupakk túléli-e az adott szezont.

1. Ismerje fel egy drón akkumulátor három fő részét

Egy drón akkumulátor egyszerűbb, mint amilyennek látszik. Három fő részből áll, és mindegyik lényeges.

• Cellák, amelyek tárolják az energiát. A feszültség, a kapacitás és a kisütési arány mindegyike ezekből származik
• Egy vezérlő- vagy védőpanel, amely biztosítja a cellák biztonságos működési határain belüli maradását, és az intelligens akkupakkoknál állapotjelentést küld a repülésvezérlőnek
• A mechanikai oldal: a kapcsolatok, vezetékek, csatlakozók és a burkolat, amely minden összetart, és megakadályozza, hogy a levegőben szétesjen

Ha bármelyik háromból kimarad, az akkupakk általában a levegőben meghibásodik. A kezdők gyakran túltervezik a cellákat, de alultervezik a másik két összetevőt

2. A cellatípus kiválasztása minden más előtt

Két cellacsalád uralja a drónakku-kat, és mindegyik más-más területen jeleskedik

• A fóliacsomagolású cellák (LiPo és LiHV) a jól ismert puha akkuk. Magas kisütési arányúak, könnyűek teljesítményük arányában, és majdnem bármilyen méretben kaphatók – ezért dominálnak még mindig az FPV- és kameradrónoknál. Fizikai védelmet igényelnek, és nem kedvelik a teljes töltöttség melletti tárolást
• A hengeres Li-ion cellák (18650, 21700 és hasonlók) több energiát nyújtanak kilogrammonként, alacsonyabb kisütési arányt és jóval jobb ciklusélettartamot biztosítanak. A hosszú távú üzemre tervezett platformok és térképező drónok általában ezeket használják

Egy kisülési érték, amely ellenállóan néz ki egy címkén, értéktelen, ha a cellák nem tudják ellátni a motorok csúcsáramát anélkül, hogy feszültségessé válnának. Igazítsd a folyamatos kisülési értéket a motorok tényleges áramfelvételéhez, majd adj hozzá biztonsági tartalékot.

3. Először határozd meg a feszültséget és a kapacitást

Ez a rész érdemes leírni, mielőtt bármit is megvennél.

• A sorba kapcsolt cellák feszültséget adnak. Egyetlen LiPo cella névleges feszültsége 3,7 V, és 4,2 V-ra töltődik fel, így egy 6S akkupack névleges feszültsége 22,2 V, teljesen feltöltve 25,2 V.
• A párhuzamosan kapcsolt cellák kapacitást és áramterhelhetőséget növelnek. Két párhuzamos 2500 mAh-os cellacsoport 5000 mAh kapacitást eredményez.
• A wattóra (Wh) mutatja a valós energiamennyiséget: a feszültség szorozva az amperórával. Egy 6S, 5000 mAh-os akkupack kb. 111 Wh energiát tárol (22,2 V × 5 Ah).

Ezután ellenőrizd a súlyt. Minden akkupack kompromisszum a repülési idő és a repülőgép kezelhetősége között, és egy olyan akkupack, amely nehezebb, mint amire a légiforgalmi szerkezetet tervezték, több repülési időt költsön, mint amennyit a plusz kapacitás nyújt.

4. Illeszd össze a cellákat, mielőtt összekapcsolnád őket

Az együtt gyártott elemek hasonlóak, de nem azonosak. Használjon új, azonos típusú elemeket ugyanabból a tételből. Ne keverjen különböző típusokat, és soha ne keverjen új elemeket már üzemelt elemekkel.

Az összeszerelés előtt minden elemet két szempont szerint ellenőrizzen:

• Kapacitás – így csoportosíthatja a legközelebbi értékekhez tartozókat
• Belső ellenállás – ez fontosabb, mint a kapacitás a csomag terhelés alatti viselkedésének szempontjából

Rendezze sorba az elemeket, és minden csomagot a leghomogénebb csoportból építsen fel. Egy csomag erőssége mindig a leggyengébb eleme határozza meg, és egy magas ellenállású elem az egész csomagot kiegyensúlyozatlanná teszi.

5. Az elemek összekötése pontforrasztással

A hő pusztítja a lítiumelemeket. A közvetlen forrasztás az elem csatlakozójára hőt vezet a tömítésbe és a belső szerkezetbe, és a károsodás gyakran csak akkor jelentkezik, amikor a csomag már üzemel. A nikkelcsík pontforrasztása ugyanazt a feladatot végzi miliszekundumok alatt sokkal kevesebb hővel, ezért kereskedelmi célra gyártott csomagokat is így készítenek.

Négy dolog dönti el, hogy az illesztések megtartják-e magukat:

• A nikkelcsík méretét a csúcsáramra, ne az átlagáramra kell méretezni, mert túl kis méretű csík ellenállást, hőt és feszültségesést okoz
• Tartsa egyenletesnek a hegesztési mintát, hogy az áram egyenletesen terüljön el a kapcsolaton
• Használja a megfelelő vezetékkeresztmetszetet a fő vezetékekhez, és tartsa őket olyan rövideknek, amennyire a légihajó szerkezete engedi
• Támassza alá a vezetékeket ott, ahol a cellacsomagból kilépnek. A rezgés, nem az áram szakítja el a forrasztott kapcsolatokat

6. Védjük és egyensúlyozzuk ki

Egy védetlen cellacsoport önként megsemmisíti magát, ezért minden általunk épített akkumulátorcsomagra védőrendszer szükséges – legyen az teljes akkumulátor-kezelő rendszer (BMS) vagy egy kiegyenlítő lapka külön védőkörrel. Minimálisan a következők szükségesek:

• Túltöltés- és túlmerülés-kikapcsolás beállítása az Ön cellakémia szerint
• Túláram- és rövidzárlat-védelem, amelynek értéke meghaladja a csúcsfogyasztást, így repülés közben nem kapcsol ki véletlenül
• Cellák kiegyenlítése, hogy a csomag több száz cikluson keresztül is egyensúlyban maradjon
• Hőmérséklet-érzékelés azokon a csomagokon, amelyek intenzív terhelés alatt állnak vagy meleg időben repülnek

Az intelligens akkupakkok tovább mennek, és jelentik a cellafeszültségeket, a ciklusszámot és az állapotot a repülésvezérlőnek, így a jármű figyelmeztethet, mielőtt egy cella meghibásodna. Ez az adat, valamint a mögötte álló tesztelés jelenti a kereskedelmi akkupakkok árának legnagyobb részét – többet, mint amennyit a benne lévő cellák érnek.

7. Építsd úgy, hogy elviselje a légihajó vázát

Itt bukik meg gyakorlatban a házi készítésű akkupakk: nem elektromosan, hanem mechanikailag.

• Rögzítsd a cellákat távtartókkal vagy tartókkal, hogy ne dörzsölődhessenek egymáshoz
• Szigeteld el az akkupakktól a váz bármely vezető részét
• Csomagold be az akkupakkt szalaggal és hőre zsugorodó csavarral, hogy semmi se mozduljon meg rezgés hatására
• Használj olyan csatlakozót, amelyet az áramodhoz méreteztek, és győződj meg róla, hogy kompatibilis a légihajón már meglévő csatlakozóval
• Védjük meg az akkupakkt a nedvességtől, ha a drón kültéri körülmények között repül, és tartsuk épségben a szalagot a kiegyenlítő vezetékek körül

A súly- és egyensúlyszámítás kapja az utolsó ellenőrzést. Egy olyan akkupakk, amely eltolja a tömegközéppontot, megváltoztatja a drón repülési viselkedését, és a repülésvezérlő csak korlátozott mértékben tud ezzel szemben fellépni.

8. Tesztelje le minden akkumulátorcsomagot, mielőtt repülésre kerülne

Egy új akkumulátorcsomag megbízhatóságát a műhelyben, nem a levegőben szerezheti meg.

• Ellenőrizze az egyes elemek belső ellenállását összeszerelés után. A kilógó értékek rossz hegesztést vagy hibás elemet jeleznek
• Végezzen teljes kisütési tesztet, és hasonlítsa össze a leadott kapacitást a névleges értékkel
• Győződjön meg arról, hogy a csomag kiegyensúlyozott, és hogy a védőpanel a megfelelő helyen kapcsolja ki az áramkört
• Figyelje a hőmérsékletet terhelés alatt az első ciklusok során
• Tartsa enyhe terhelés alatt az első ciklusokat, és töltsön biztonságos, nem gyúlékony környezetben

Ha egy elem eltér a többitől, állítsa le a folyamatot, és javítsa ki. Egy kiegyensúlyozatlan csomag nem javul fel használat közben.

9. Tudja meg, mit szállíthat vagy adhat el

Saját magának épített és eladásra szánt akkumulátorcsomag két nagyon különböző projekt. Minden lítiumalapú termék, amely kereskedelmi forgalomba vagy szállításba kerül, veszélyes árunak minősül, és egy otthon összeszerelt csomagnak nincs mögötte tesztelési előzménye. Ha egy csomag termékként hagyja a munkaasztalát, az alapvető követelmény:

• Az UN 38.3-es vizsgálati eredmények. Minden lítiumelemet és lítiumakkszerelvényt szállítás előtt ezen vizsgálatokon át kell vezetni, és a szállítandó akkupakkhoz elérhetőnek kell lennie egy vizsgálati összefoglalónak.
• IEC 62133-2:2017, a hordozható zárt lítiumelemekre és akkumulátorokra vonatkozó biztonsági szabvány, beleértve az elemek akkupakkokba való összeszerelését is.
• A megfelelő 9. osztályú jelölés és címkézés szállításhoz.
• Az EU akkumulátor-rendelkezés (EU) 2023/1542, amely 2024. februárja óta hatályos, és amelyben a címkézési kötelezettségek 2026-tól lépnek életbe, majd követik a digitális információs követelmények.

Ez a dokumentáció ugyanakkor gyakorlati érv is a vásárlás mellett – nem pedig saját készítés mellett. Egy megbízható szállító a dokumentációt az akkupakkal együtt átadja, és az akkupakk mögött már lezajlottak a szükséges vizsgálatok.

Hibák, amelyek tönkreteszik a házi készítésű akkupakkot.

• Forrasztás közvetlenül az elemkapcsolókra, és a tömítések túlmelegítése.
• Különböző típusú, tételszámú vagy életkorú elemek keverése egyetlen akkupakkban.
• Olyan akkupakk építése, amelyben egyáltalán nincs egyenlítés vagy védelem.
• A sáv és a vezeték méretezése az átlagos áramerősségre, nem a csúcserősségre.
• A csomag és a vezető keret közötti szigetelés kihagyása
• Egy új csomag kemény tesztelése, mielőtt bizonyítaná magát a laborban
• Gyanús vagy duzzadt akkumulátorcsomag beltéri töltése annak megfigyelésére, mi történik
• Tesztdokumentáció nélküli csomag szállítása vagy értékesítése

Záró gondolatok

A drónakkumulátor gyártása egy folyamat, nem egyetlen képesség: válassza ki a küldetésének megfelelő kémiai összetételt, végezze el a soros és párhuzamos számításokat, egyeztesse a cellákat, hegesztsen, ne forrasztson, védje a csomagot, és tesztelje, mielőtt bármikor is elhagyja a laborasztalt. Azok a pilóták, akik ezen lépések végigmennek, olyan csomagokat kapnak, amelyek pontosan illeszkednek repülőgépükhöz, nem pedig olyanokat, amelyek csak majdnem illenek hozzá.

Ha a cél egy megbízható flotta, nem pedig egyetlen kísérlet, a számítás megváltozik. Egy tesztelt, dokumentált és reprodukálható csomag érdemes megfizetni, különösen akkor, ha az alternatíva egy olyan csomag, amelyet nem lehet szállítani, és amelyet nem szeretne értékes tárgyak fölött repíteni.

Kapcsolódó cikkek

Hogyan válasszunk drón akkumulátorokat
Ismerkedjen meg azzal, hogyan határozzák meg a feszültség, a kapacitás, a kisütési arány és a cellák minősége, hogy melyik csomag tartozik a drónjához.

Hogyan ellenőrizze a drón akkumulátorainak állapotát
A kopás korai jeleit a fizikai állapot, a feszültség, a kapacitás, az belső ellenállás és az akkumulátorra vonatkozó figyelmeztetések ellenőrzésével észlelheti.

Hogyan töltsük fel a drónakkumulátorokat útközben?
Tervezze meg a töltési időt, igazítsa a töltési sebességet az akkupakkhoz, és tartsa biztonságosan a mezőn végzett töltést.