معرفی باتری لیتیوم پلیمر

 معرفی باتری لیتیوم پلیمر مورد استفاده در کوادکوپتر ها

یکی از اجزای بسیار مهم و حیاتی در هر مولتی روتور یا کوادکوپتری قسمت باتری است که وظیفه تامین برق مورد نیاز سایر سیستم ها و اجزای موجود را بر عهده دارد.
امروزه تقریبا تمام پهباد ها از باتری LiPo استفاده می کنند، چرا که این نوع باتری ها از توانایی ذخیره سازی و تامین برق در مقادیر بسیار زیاد برخوردار هستند.
بنابراین ما تصمیم گرفتیم در مقاله معرفی باتری لیتیوم پلیمر باتری کوادکوپتر ها یا همان لیتیوم پلیمری را به شما معرفی کنیم و اطلاعاتی در مورد مشخصات درج شده روی هر یک از آن ها را ارائه دهیم.

آشنایی اولیه با باتری های LiPo مورد استفاده در کوادکوپتر ها

باتری های لیتیوم پلیمری که معمولا تحت عنوان LiPo شناخته می شوند، از تراکم انرژی و نرخ تخلیه شارژ فوق العاده بالایی برخوردار هستند و در مقابل وزن آن ها بسیار سبک است.
با توجه به چنین ویژگی هایی بسیاری از کاربران این نوع باتری ها را گزینه ای ایده آل برای کوادکوپتر ها و سایر سیستم های کنترلی می دانند.

ولتاژ و تعداد سلول های باتری LiPo

باتری های LiPo مورد استفاده در سیستم های کنترلی نظیر کوادکوپتر از سلول های مجزایی تشکیل شده اند. این سلول ها در یک مجموعه به صورت سری کنار هم قرار گرفته اند و هر کدام از آن ها به صورت پیش فرض ولتاژی برابر با ۳٫۷ V دارند.
به همین دلیل در بسیاری از باتری های لیتیوم پلیمری برای اشاره به مقدار ولتاژ از تعداد سلول ها استفاده می کنند که با حرف S مشخص می شود.

به عنوان مثال یک باتری لیتیوم پلیمری با ولتاژ ۷٫۴ V که طبیعتا دارای دو سلول است، با عبارت “۲S” تشخیص داده می شود. در ادامه مثال های بیشتری را مشاهده می کنید:

۳S = 3 cell = 11.1 V

۴S = 4 cell = 14.8 V

۵S = 5 cell = 18.5 V

۶S = 6 cell = 22.2 V

ولتاژ باتری ها مستقیما سرعت چرخش موتور ها (RPM) را تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین شما می توانید باتری هایی با تعداد سلول های بیشتر را به کار بگیرید و سرعت کوادکوپتر خود را افزایش دهید.
البته قبل از خرید باتری باید به این نکته توجه داشته باشید که کنترل کننده های الکترونیکی سرعت (ESCs) و سایر اجزای الکترونیکی کوادکوپتر از توانایی بهره برداری از ولتاژ های بالا برخوردار باشند.

اما باتری های LiPo دارای سلول های بیشتر همیشه انتخاب مناسبی به حساب نمی آیند، چرا که به دلیل تعداد بیشتر سلول ها از وزن بالاتری نیز برخوردار هستند.
بنابراین در کوادکوپتر های کوچک تر که به ولتاژ های ضعیف عادت دارند، بهتر است به جای یک باتری (مثلا) ۴S با گنجایش ۱۰۰۰mah از دو عدد باتری ۲S که هر کدام ۱۰۰۰mah گنجایش دارند استفاده شود. به این ترتیب گنجایش کلی باتری دو برابر می شود و در نتیجه مدت زمان پروازی آن افزایش می یابد.

هر یک از سلول های موجود در باتری لیتیوم پلیمری در محدوده ولتاژ بین ۳V تا ۴٫۲V عمل می کند که مقداری ایمن و مناسب است. معمولا تخلیه برق با ولتاژ کمتر از ۳V باعث از بین رفتن عملکرد بهینه باتری می شود و در مواردی حتی آسیب های جبران ناپذیری را به وجود می آورد. از سوی دیگر شارژ شدن با ولتاژ بیشتر از ۴٫۲V ممکن است خطرناک باشد و در نهایت باعث انفجار و آتش سوزی شود.

اما در عمل این مقادیر کمی تغییر می کنند و معمولا توصیه می شود با نزدیک شدن ولتاژ خروجی هر یک از سلول ها به مقدار ۳٫۵V پرواز را متوقف کنید تا از آسیب رسیدن به باتری LiPo جلوگیری شود.
به عنوان مثال در یک باتری ۳S LiPo که حداکثر ولتاژ برابر با ۱۲٫۶V است، با رسیدن ولتاژ واقعی به ۱۰٫۵V باید کوادکوپتر را فرود آورید و شرایط لازم جهت شارژ مجدد باتری ها را فراهم کنید.

گنجایش و ابعاد باتری LiPo

گنجایش باتری های لیتیوم پلیمری با واحد mAh اندازی گیری می شود که مخفف عبارت “mili-amp hours” است. واحد mAh در واقع نشان دهنده مقدار جریان خروجی از یک باتری به مدت دقیقا یک ساعت است، تا زمانی که باتری مذکور کاملا خالی می شود.

به عنوان مثال اگر در یک باتری ۱۳۰۰ mAh برق با جریان ثابت ۱٫۳ آمپر خارج شود، دقیقا یک ساعت طول می کشد تا این باتری کاملا تخلیه شود. در صورتی که مقدار جریان برق خروجی از این باتری دو برابر شود، مدت زمان لازم جهت تخلیه کامل نصف می شود.
به همین ترتیب اگر جریان خروجی به ۳۹A برسد و برق به صورت مستمر از باتری دریافت شود، در عرض تنها دو دقیقه شارژ تمام سلول ها به پایان می رسد.

افزایش گنجایش باتری ممکن است مدت زمان پرواز شما را افزایش دهد، اما پیامد هایی همچون افزایش وزن و اشغال فضای بیشتر را به دنبال خواهد داشت.
در کوادکوپتر های با کیفیت معمولا تعادلی بین گنجایش باتری و وزن آن برقرار می شود تا هر دو جنبه مدت زمان پرواز و چابکی کوادکوپتر به خوبی پوشش داده شوند. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه می توانید با افراد متخصص مشورت کنید و یا در مقاله های بعدی با ما همراه شوید.

نرخ تخلیه باتری LiPo (C Rating)

باتری های لیتیوم پلیمری که در کوادکوپتر های امروزی مورد استفاده قرار می گیرند معمولا دارای فاکتوری به نام C Rating هستند که اساسا نشان دهنده نرخ تخلیه برق است. در صورتی که مشخصات درج شده روی باتری بتواند C Rating و گنجایش آن را نشان دهد، می توان حداکثر جریان خروجی ایمن و مداوم باتری LiPo را از لحاظ تئوری محاسبه کرد:

Maximum Discharge Current = C-Rating * Capacity

به عنوان مثال حداکثر جریان خروجی مداوم یک باتری لیتیوم پلیمری با گنجایش ۱۳۰۰mAh و نرخ تخلیه ۵۰C برابر با ۶۵A تخمین زده می شود.

لازم به ذکر است که بعضی از باتری ها مقدار C-Rating را در دو حالت مختلف “مداوم” و “انفجاری” به نمایش می گذارند. نرخ تخلیه انفجاری (Burst rating) تنها در بازه های زمانی کوتاه (به عنوان مثال ۱۰ ثانیه) مورد استفاده قرار می گیرد.

در صورتی که نرخ تخلیه C rating بیش از حد پایین باشد، باتری LiPo در رساندن جریان کافی به موتور ها دچار مشکل خواهد بود و در نتیجه برق مورد نیاز کوادکوپتر فراهم نخواهد شد. در چنین حالتی افزایش جریان خروجی و عبور آن از مرز تعیین شده برای C rating بدون آسیب رساندن به باتری LiPo غیر ممکن است.

از سوی دیگر زمانی که مقدار C rating بیش از حد مورد نیاز است، شما تغییرات قابل توجهی در کارایی کوادکوپتر مشاهده نخواهید کرد.
در عوض تنها نتیجه ای که حاصل می شود افزایش وزن باتری و در نتیجه افزایش وزن کوادکوپتر خواهد بود که به کاهش چشمگیر مدت زمان پرواز منتهی خواهد شد.

اگر چه عامل C Rating می تواند به عنوان یک ابزار مفید و کارآمد در تعیین کارایی باتری لیتیوم پلیمری مورد استفاده قرار گیرد، اما متاسفانه امروزه بیشتر در نقش یک ترفند بازاریابی ظاهر می شود تا توجه کاربران را به سمت بعضی از باتری ها جلب کند.

اتصال های باتری LiPo

یک قانون بسیار مهم در مورد باتری های LiPo این است که رابط های خروجی این نوع باتری ها باید با درگاه های موجود در کوادکوپتر مطابقت داشته باشد.
تمام باتری های لیتیوم پلیمری دارای دو مجموعه از اتصال ها هستند که با عبارت های balance lead و main lead (discharge lead) شناخته می شوند.
تنها استثنایی که در این زمینه وجود دارد، باتری ۱S (تک سلولی) است که تنها از یک اتصال اصلی main lead بهره می برد. خوشبختانه اتصال های مورد استفاده توسط باتری های LiPo از تنوع نسبتا محدودی برخوردار هستند تا احتمال تضاد بین رابط و درگاه کاهش یابد. لازم به ذکر است که تفاوت این اتصال ها به طور کلی در شکل، وزن و نرخ جریان آن ها خلاصه می شود.

اتصال باتری های ۱S

اتصال های مورد استفاده در باتری های تک سلولی بسیار کوچک هستند و نرخ جریان بسیار پایینی دارند. این نوع اتصال ها عمدتا در میکرو کوادکوپتر های مجهز به موتور های براش مورد استفاده قرار می گیرند.

اتصال باتری ها ۲S تا ۶S

در مقایسه با باتری های تک سلولی، تنوع اتصال های موجود در باتری ها دو تا شش سلولی بسیار بیشتر است. اما با این حال اکثر آن ها به ندرت استفاده می شوند، و به همین دلیل لازم نیست برای آشنایی با هر یک از آن ها خود را به درد سر بیاندازید. در حال حاضر اتصال XT60 در میان کوادکوپتر های کوچک محبوب تر است و بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.
اما از آنجایی که این اتصال تنها می تواند نرخ تخلیه ۶۰A را فراهم کند، و کوادکوپتر های کوچک نیز روز به روز پیشرفت می کنند و به ولتاژ و جریان بالاتر نیاز دارند، ممکن است در آینده ای نه چندان دور اتصال XT60 جایگاه خود را از دست بدهد و توسط اتصال های مدرن تر جایگزین شود.

اتصال Balance Lead

اتصال balance lead در متعادل سازی شارژ باتری به کار گرفته می شود و از برابر بودن ولتاژ هر سلول اطمینان حاصل می کند. این اتصال همچنین امکان تحت نظر گرفتن ولتاژ هر سلول را در اختیار شما قرار می دهد.

تعداد سیم های موجود در هر اتصال balance lead از ۳ عدد برای باتری های ۲S LiPo آغاز می شود، و با اضافه شدن هر سلول به باتری تعداد سیم ها نیز یک عدد بیشتر می شود.

مقاومت داخلی

مقاومت داخلی در تمام سلول های موجود در باتری LiPo وجود دارد و مقادیر آن در هر یک از این سلول ها می تواند متفاوت باشد.
مقاومت داخلی هر سلول به مرور زمان و یا در اثر استفاده های مکرر افزایش پیدا می کند و در نتیجه باعث کاهش حداکثر جریان تولید شده توسط باتری لیتیوم پلیمری می شود. به همین دلیل است که در بسیاری از موارد با گذشت زمان قدرت و کارایی باتری کاهش پیدا می کند.

اطلاعات مربوط به مقاومت داخلی یک باتری هیچگاه روی بدنه آن درج نمی شود، چرا که عاملی متغیر است و پس از گذشت مدتی تغییر می کند. تغییرات به وجود آمده در مقدار مقاومت باتری های لیتیوم پلیمری اغلب به عوامل زیر بستگی دارد:

  • طول عمر
  • آسیب های فیزیکی
  • تخلیه بیش از حد
  • گرمای بیش از حد
  • سایر استفاده های غیر معقول

لازم به ذکر است که شما می توانید از ابزار های دقیق کمک بگیرید و مقدار مقاومت داخلی باتری LiPo را تعیین کنید. بعضی از شارژ های موجود نیز از قابلیت اندازه گیری مقاومت داخلی برخوردار هستند و می توانند در هر زمانی این اطلاعات را در اختیار شما قرار دهند.

باتری های LiHV

LiHV در واقع نوع دیگری از باتری های LiPo است که از تراکم انرژی بالاتری نسبت به باتری ها لیتیوم پلیمری معمولی برخوردار می باشد. قسمت HV در نام این نوع باتری ها در واقع مخفف “High Voltage” است و در واقع ولتاژ بالای آن ها را نشان می دهد.
جالب است بدانید که هر یک از سلول های موجود باتری های LiHV می توانند با ولتاژ ۴٫۳۵V شارژ شوند که از حداکثر ولتاژ تعیین شده برای باتری های LiPo معمولی بیشتر است.
باتری های LiHV در مجموع گزینه های حرفه ای تری به حساب می آیند، اما با این حال دیدگاه های متفاوتی در مورد طول عمر آن ها وجود دارد. به عبارت دیگر این نوع باتری ها ممکن است زودتر از سایر باتری های لیتیوم پلیمری کیفیت و کارایی ایده آل خود را از دست دهند.

در مقاله معرفی باتری لیتیوم پلیمر سعی کردیم مفاهیم پایه باتری های لیتیوم پلیمری را در اختیار شما عزیزان قرار دهیم و به کاربرد و نقش آن ها در کوادکوپتر  های دوربین دار و بدون دوربین اشاره ای داشته باشیم.
اگر مایلید اطلاعات بیشتری در زمینه باتری های LiPo کسب کنید و روزی بتوانید شخصا در مورد این قطعه مهم تصمیم گیری کنید، توصیه می کنیم در مقاله های بعدی نیز با ما همراه شوید تا نحوه انتخاب باتری LiPo مناسب را برای شما تشریح کنیم.

6 پاسخ
    • مدیریت فروشگاه جهان آرسی
      مدیریت فروشگاه جهان آرسی می گوید

      سلام ، وقت بخیر
      خیر پس از خاموش شدن چراغ شارژر قابل استفاده می باشد .
      موفق باشید

      پاسخ
  1. روزبه دیده ور
    روزبه دیده ور می گوید

    در مورد این نوع پهپاد چطور میشود زمان پرواز رو طولانی تر کرد (میشه به جای باتری اصلی ۷.۴ ولت ۳۰۰۰ mAh استفاده کرد.!!؟

    پاسخ
    • مدیریت فروشگاه جهان آرسی
      مدیریت فروشگاه جهان آرسی می گوید

      سلام ، وقت بخیر
      در صورتی که ولتاژ ثابت باشد شما می توانید با آفزایش میلی آمپر مدت زمان پرواز را افزایش دهید .
      موفق باشید

      پاسخ
  2. روزبه دیده ور
    روزبه دیده ور می گوید

    سلام .اگر برای یک درون مثل syma x8 pro به جای باتری لیپو ۷.۴ ولت ۲۰۰۰ میلی آمپر از باتری ۱۱ یا ۱۴ ولت ۳۰۰۰ میلی آمپر استفاده شود به پرند آسیب می رسد؟

    پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

میخواهید به بحث بپیوندید؟
احساس رایگان برای کمک!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *