Come costruire un pacco batteria lipo?

Il cuore pulsante dei droni: svelare la maestria dietro le batterie ai polimeri di litio

Assemblaggio abatteria del dronepack è un'abilità ricca di sfide e ricompense. Non solo ti consente di personalizzare completamente la resistenza e la potenza, ma fornisce anche una visione approfondita del nucleo energetico del drone. Tuttavia, questo non è un semplice gioco di saldatura: è un'arte precisa che bilancia conoscenza elettronica, destrezza manuale e consapevolezza della sicurezza. Questo articolo ti guiderà sistematicamente nel mondo della costruzione delle batterie LiPo dei droni.

I. Principi fondamentali: perché connessioni in serie e in parallelo?

Prima di approfondire, cogli l'architettura elettrica fondamentale dei pacchi batteria. Raggiungiamo obiettivi diversi attraverso due metodi:

Collegamento in serie: aumenta la tensione

Metodo: collegare il terminale positivo di una cella al terminale negativo della cella successiva.

Effetto: la tensione aumenta mentre la capacità rimane invariata.

Applicazione drone: una tensione più elevata nel sistema di alimentazione riduce l'assorbimento di corrente a una potenza equivalente, migliorando l'efficienza e fornendo una risposta di potenza più rapida. Le comuni batterie 3S forniscono circa 11,1 V, mentre le batterie 6S forniscono circa 22,2 V.

Connessione parallela: aumento della capacità

Metodo: collegare insieme i terminali positivi di tutte le celle e insieme i terminali negativi.

Effetto: la capacità aumenta mentre la tensione rimane invariata.

Applicazione Drone: estende direttamente la durata del volo. Ad esempio, mettendo in parallelo due celle da 2000 mAh si ottiene una capacità totale di 4000 mAh mantenendo la tensione di una singola cella.

La maggior parte delle batterie dei droni utilizza una struttura “serie-parallela”.

Esempio: "6S2P" è composto da 6 gruppi di celle collegati in serie per alta tensione, ciascun gruppo comprende 2 celle collegate in parallelo per una maggiore capacità.

II. Quattro elementi fondamentali dei pacchi batteria

Celle: La qualità è fondamentale. Selezionare sempre celle di potenza di marchi affidabili con specifiche coerenti.

La coerenza è l'ancora di salvezza dell'assemblaggio del pacco, comprendendo capacità, resistenza interna e velocità di autoscarica. Sono preferibili celle nuove dello stesso lotto di produzione.

Legami di nichel: i “ponti conduttivi” tra le cellule. Seleziona il materiale, la larghezza e lo spessore appropriati in base alla corrente continua massima della batteria. Una sezione trasversale insufficiente provoca il surriscaldamento e comporta rischi per la sicurezza.

Battery Management System (BMS): il “cervello intelligente” della batteria.

Custodia e cablaggio:

Cavi: i cavi di scarica principali (ad esempio, connettori XT60, XT90) devono essere sufficientemente robusti (ad esempio, filo in silicone 12AWG) per gestire correnti elevate.

Testa di bilanciamento: utilizzata per connettersi al BMS o al caricatore di bilanciamento; deve corrispondere al numero di celle (S).

Alloggiamento: la guaina termorestringente o l'involucro rigido fornisce isolamento, protezione dall'umidità e schermatura fisica.

III. Passaggi pratici: costruire un sistema completo da zero

Preparazione:

Strumenti essenziali: saldatore a punti, multimetro, guanti resistenti al calore, occhiali di sicurezza.

Ambiente di lavoro: area ben ventilata e priva di materiali infiammabili; piano di lavoro ricoperto da un tappetino antistatico.

Passaggio 1: ordinamento e test

Testare e ordinare tutte le celle utilizzando un tester di capacità e un misuratore di resistenza interna. Garantire che i parametri delle celle in ciascun gruppo parallelo o in serie siano il più coerenti possibile. Ciò costituisce la base per un successivo bilanciamento BMS efficace.

Passaggio 2: pianificazione e layout

Pianifica il layout fisico della cella in base alla configurazione target. Isolare le celle con distanziatori isolanti per evitare cortocircuiti.

Passaggio 3: connessioni con saldatura a punti

Saldatura di gruppi paralleli: innanzitutto saldare le celle da collegare in parallelo utilizzando strisce di nichel. Assicurarsi che la connessione sia sicura e abbia una bassa resistenza.

Collegamento in serie: trattare i gruppi paralleli come una singola unità. Quindi, collegali in serie utilizzando strisce di nichel, collegando i terminali positivo e negativo per formare "stringhe di celle" complete.

Saldatura delle linee di campionamento principali: saldare i cavi a nastro di campionamento della tensione BMS ai terminali positivo e negativo di ciascuna stringa di celle.

Passaggio 4: installazione BMS e saldatura finale

Fissare il BMS nella posizione designata.

Innanzitutto, inserire il cavo a nastro di campionamento nel BMS. Utilizzare un multimetro per verificare la tensione corretta per ciascuna stringa di celle.

Dopo la conferma, saldare i terminali positivo (P+) e negativo (P-) del cavo di scarico principale alle porte corrispondenti sul BMS.

Passaggio 5: isolamento e incapsulamento

Avvolgere il gruppo cella con materiali isolanti come carta kraft o cartone epossidico per evitare cortocircuiti interni.

Far scorrere il tubo termorestringente sul gruppo e riscaldarlo uniformemente con una pistola termica per formare una tenuta ermetica attorno al pacco batteria.

Installare il connettore di bilanciamento e il connettore di scarico principale.

Passaggio 6: attivazione iniziale e test

Collegare il pacco batteria assemblato a un caricabatterie di bilanciamento ed eseguire la prima carica a bassa corrente (ad esempio 0,5 C).

Monitorare continuamente la tensione di ciascuna cella per verificare il corretto funzionamento del bilanciamento del BMS.

Al termine della ricarica, lasciare riposare il pacco per diverse ore. Ricontrollare le tensioni per confermare che non vi siano cadute anomale di tensione.

IV. Linee guida sulla sicurezza

Indossare sempre occhiali di sicurezza: Proteggere gli occhi da archi o esplosioni causate da cortocircuiti accidentali durante qualsiasi operazione.

Prevenire punture fisiche: maneggiare le cellule con estrema cura, come se fossero uova.

Utilizzare borse a prova di esplosione: il test iniziale e la ricarica devono essere condotti all'interno di borse a prova di esplosione.

Isolare gli strumenti: assicurarsi che tutte le impugnature degli strumenti in metallo siano isolate per evitare il contatto simultaneo con i terminali positivo e negativo.

V. Tendenze future: indicazioni per l'aggiornamento dei pacchi batteria LiPo

Attualmente,batteria LiPo per dronii pacchi si stanno evolvendo verso “alta densità di energia + funzionalità intelligente”: le celle LiPo semisolide hanno raggiunto densità di energia di 400 Wh/kg (un aumento del 50% rispetto alle celle tradizionali), consentendo in futuro “una resistenza raddoppiata con lo stesso peso”. I sistemi BMS intelligenti incorporeranno avvisi di temperatura e monitoraggio dello stato delle cellule, fornendo feedback sullo stato della batteria in tempo reale tramite app per mitigare ulteriormente i rischi per la sicurezza.