Твой первый квадрокоптер: теория и практика - [24]
Примечание
При отрицательных температурах литиевые аккумуляторы вообще не заряжаются, а положительная температура не должна превышать 5 °C
Особенности эксплуатации и хранения
Литиевые аккумуляторы чрезвычайно капризны и требуют очень аккуратного обращения. Глубокий разряд ячейки до напряжения 2,7–2,9 В приводит к быстрому снижению ресурса. При разряде до 2,5 В или ниже ячейка полностью выходит из строя в течение 20–30 минут. Если испорченная батарея состоит из нескольких ячеек, следует проверить напряжение на каждой ячейке в отдельности. Зачастую выходит из строя только одна ячейка и оставшиеся можно будет использовать в качестве запасных или собрать из них батарею на меньшее напряжение.
Примечание
Избыточный заряд до напряжения выше 4,20 В приводит не только к выходу ячейки из строя. Возможно вздутие ячеек, перегрев, разгерметизация и пожар.
При температуре ниже -5 °C батарея стремительно теряет накопленный заряд даже без нагрузки. Как показывает практика, при температуре батареи -5…-10 °C время полета сокращается вдвое. Вспомните, кстати, как быстро разряжаются на морозе смартфоны и прочие гаджеты, питаемые от литий-ионных батареек. Для защиты литиевых батарей от холода применяются специальные подогреваемые чехлы с термостатом (рис. 2.27). Важно сохранить батарею в тепле до начала полета, а под нагрузкой она будет частично подогревать сама себя.
Рис. 2.27. Подогреваемый чехол с термостатом для предполетной транспортировки литиевых батарей
Нагрев до температуры около 60 °C приводит к быстрой деградации батареи. При нагреве до 70 °C вследствие перегрузки или короткого замыкания начинается цепная реакция саморазогрева за счет накопленной энергии и последующий пожар. Разряженный аккумулятор при замыкании не загорится, а тихо выйдет из строя.
Подготовка батарей к хранению
По поводу хранения данные несколько противоречивы. С одной стороны, в регламенте обслуживания и хранения литиевых аккумуляторов предписано хранение с зарядом 75 % от номинала. С другой стороны, экспериментальные данные показывают, что силовые батареи лучше всего сохраняют свои параметры при хранении с зарядом 45–50 % от номинального заряда и температуре около +10 °C. Вероятно, истина в том, что с фабрики новые батареи поступают заряженными на 75 %, а после начала эксплуатации их лучше хранить при заряде 50 %. В любом случае, хранение полностью заряженных аккумуляторов приводит к быстрой потере емкости. Например, по опыту автора, хранение полностью заряженных батарей при комнатной температуре с ноября по март привело к сокращению полетного времени на 35 %. При этом емкость батарей, измеряемая зарядным устройством, уменьшилась лишь на 15 %. Но резко возросло внутреннее сопротивление батарей, и существенная часть энергии стала расходоваться на их нагрев.
Под длительным хранением мы подразумеваем перерыв в использовании батарей на срок более трех месяцев. Поэтому, если перерыв в полетах составит две-три недели, специально готовить батарею к хранению не надо. Но при подготовке к длительному хранению все же лучше воспользоваться специальным балансиром-разрядником или интеллектуальным зарядным устройством, тщательно отбалансировать ячейки и разрядить батарею приблизительно до 50 % емкости.
Если вы используете несколько одинаковых батарей, то рекомендуется наклеить на них липкие этикетки или кусочки малярного скотча и условными значками отмечать каждый цикл "разряд/заряд", а также подозрительные ячейки. Это позволит распределить нагрузку между батареями и более качественно их обслуживать.
От качества источника бортового питания (ВЕС, Battery Elimination Circuit) напрямую зависит безопасность полетов, поскольку проблемы с источником могут стать причиной непонятных эпизодических сбоев в работе бортовой электроники, вплоть до внезапной перезагрузки полетного контроллера в воздухе. Поэтому источники бортового питания заслуживают отдельного развернутого обсуждения.
Некоторые дополнительные электронные модули, такие как видеокамера, видеопередатчик или передатчик сигнала телеметрии, могут питаться от напряжения +12 В и допускают прямое подключение к литий-полимерной батарее с напряжением 3S.
В большинстве случаев для питания бортового оборудования коптера (полетный контроллер, радиоприемник, навигация и т. д.) требуется напряжение +5 В. Это исторически сложившееся напряжение питания еще с тех времен, когда стандартная цифровая электроника широкого применения была пятивольтовой.
Многие современные интегральные компоненты работают при напряжении питания 3,3 В. В этом случае на плате устройства, как правило, присутствует дополнительная микросхема интегрального стабилизатора, преобразующего 5 В в 3,3 В.
Внимание!
Надо быть особенно аккуратным и внимательным при использовании в своих разработках миниатюрных модулей GPS, Bluetooth или мини-видеокамер. Зачастую эти модули не содержат встроенный источник 3,3 В и должны быть смонтированы на материнской плате, где такой источник установлен. Подача напряжения 5 В почти наверняка выведет низковольтный модуль из строя. И наоборот, при питании пятивольтового модуля от источника 3,3 В он будет либо работать очень нестабильно, либо не будет работать вовсе. Причем иногда модули выпускаются в двух вариантах питания, а недобросовестные китайские продавцы не обращают на это внимание. Поэтому перед первым подключением питания тщательно убедитесь в том, на какое рабочее напряжение рассчитан модуль. Допускается напрямую питать 3,3-вольтовые устройства от одноячеечной литий-полимерной батареи с рабочим напряжением 3,60-3,72 В.
