Vše o bateriích do dronů

Aby měl dron dostatečný výkon, je třeba mu dát dostatek elektrické energie, k tomu slouží baterie. Kvadrokoptéry využívají především Li-Pol technologii (Lipolky), které mají neskutečný výkon a kapacitu v malém balení, ale je třeba se o ně starat. Hlavními parametry baterie jsou kapacita, počet článků a C rating.

Vše si podrobněji rozebereme v tomto článku nebo můžeš i mrknout na naše video o bateriích!

Typy baterií

Baterie do dronu můžeme rozdělit na mnoho typů, ale nás budou zajímat především lithium polymerové baterie, takzvané “lipolky”. Tyto baterie jsou v současné době nejlepší volbou pohonné jednotky do RC modelů v našem případě dronů. Oproti ostatním typům baterií mají Li-pol baterie řadu výhod jako je nízká hmotnost, vysoká kapacita, malé rozměry a dlouhá životnost.

Pro Long-range drony (dron uzpůsobený pro létání na větší vzdálenost) můžeš použít i Li-Ion (lithium-iontové) baterky, protože jejich poměr kapacita ku váze je mnohem lepší. Například Li-pol by byla 2x tak těžká, aby měla stejnou kapacitu jako Li-Ion batere. Li-Ion baterie, ale mají mnohem menší maximální odběr (C - rating).

To znamená, že jsou vhodné na dlouhodobý nízký odběr, ale nejsou uzpůsobeny na krátké a intenzivní lety, právě proto je běžně do dronů nepoužíváme. Naopak Li-Pol baterie mají mnohem vyšší maximální odběr (C - rating), a tak jsou vhodnější pro žravější stroje a agresivnější let - například pro závodní drony.

Baterii (akumulátor) si ve většině případů můžeme představit jako několik tzv. článků propojených mezi sebou. Propojené jsou buď sériově nebo paralelně, popř. kombinace. Baterie podle článků dělíme na 1S - 6S. Pokud je v názvu baterie například 4S, jsou články spojeny sériově.

To znamená, že 4S baterie (pro naše účely uvažujme 4S 1500mAh Li-pol baterii) se skládá ze čtyř stejných článků, kdy každý má kapacitu 1500mAh.

Tyto články jsou spojeny sériově, tedy každý článek má svojí anodu a katodu (+ “plus”  kladný pól a - “mínus” záporný pól), kdy článek č.1 je svým plusem spojen s mínusem článku č.2, článek č.2 je totožně spojen s článkem č.3 a taktéž stejně i článek č.4.

Z toho vyplývá, že po změření z plusu článku č.1 a mínusu článku č.4 naměříme napětí rovnající se součtu napětí jednotlivých článků. Plně nabitá baterie má napětí 4,2V na článek, v našem případě tedy celkové napětí bude 4x4,2V = 16,8 V, což je napětí plně nabité 4S baterie. 

S počtem článků souvisí existence balančního konektoru. Ten se využívá pro vyrovnávání napětí na jednotlivých článcích akumulátoru při nabíjení. 

Jestliže je v názvu 3S2P, baterie se skládá ze dvou trojic článků. Jednotlivé články ve trojici jsou mezi sebou spojeny sériově a tyto trojice jsou ještě spojeny paralelně. Paralelně zapojené články nezvyšují napětí, ale kapacitu. 

Příklad

Pro vysvětlení si vezměme dvě baterie, jedna je 6S a druhá 3S2P. Pokud je velikost jednotlivých článků u obou baterií totožná, tak je celková kapacita identická, ale 6S baterie bude výkonnější (dron bude hbitější) na úkor délky letu. 

Kdyby sis zapojil(a) žárovku na 6S baterii, tak bude svítit více, ale po kratší dobu, přičemž kdybychom žárovku zapojili na 3S2P baterii, bude žárovka svítit méně jasně, ale po delší dobu.

Jak vybrat vhodnou baterii k dronu

Jak už víš, existuje spoustu typů baterií a každá se hodí na něco jiného. Tak jak správně vybrat vhodnou baterii pro tvůj dron? Hlavním kritériem je počet článků, tedy maximální napětí baterie. Pokud by jsi zapojil např. 6S baterii do dronu, který v sobě má elektroniku uzpůsobenou na 4S baterie, tak ti shoří a to dřív než se vůbec pokusíš vzlétnout.

Je tedy potřeba předem zjistit na jaké maximální napětí je dron zkonstruován. Může se také stát, že elektronika v dronu bude podporovat 6S baterie a dron po zapojení baterie neshoří, ale pokud motory budou maximálně pro napětí 4S baterie, tak počítej že po několika vteřinách letu s 6S baterií motory shoří a elektronika s nimi. 

Jestli si nejsi jistý(á), na kolika článkovou baterii tvůj dron létá, podívej se na stránky výrobce, kde většinou nalezneš i doporučené baterie a specifikace elektroniky v dronu.

Pokud máš zjištěno kolika článkovou baterii sháníš, můžeš začít řešit další důležitou věc, a to konektor. Existuje spoustu typů konektorů (XT60,XT30,BT2.0, JST-XH atd.) a každý výrobce preferuje jiné, ale princip je vždy stejný, konektor je buď MALE (samec) nebo FEMALE (samice), které do sebe pasují.

Takže když se podíváš na svůj dron, zjistíš jaký tam máš konektor a pak budeš shánět baterii se stejným typem konektoru, ale v opačném pohlaví.

Nyní už víš, kolika článkovou baterii chceš, víš, jaký konektor potřebuješ, ale jak velkou baterii zvolit? Termínem jak velkou baterii, většinou myslíme kolik mAh (čteme miliAmpérhodin). Hodnota mAh nám určuje kapacitu samotné baterie, ruku v ruce s kapacitou jde pak rozměr a hmotnost baterie.

Výběr kapacity baterie bývá hodně subjektivní, protože záleží, zda chceš létat dlouho, ale mít horší letové vlastnosti, nebo létat kratší dobu a získat lepší letové vlastnosti díky nižší hmotnosti. Ne vždy znamená větší baterie i delší dobu letu, protože čím má baterie větší kapacitu, tím má i větší rozměry a hmotnost.

Dron pak musí pálit mnohem více energie, aby se udržel ve vzduchu. Při výběru kapacity je tedy dobré držet se nějakého kompromisu co doporučuje výrobce, nebo si to vlastnoručně vyzkoušet a usoudit, jaká kapacita ti vyhovuje.

U nás najdeš jednočlánkové až šestičlánkové baterie. Jednočlánkové baterie (1S) a dvoučlánkové baterie (2S) použiješ u těch nejmenších dronů do velikosti 2". Tříčlánkové baterie (3S) jsou vhodné pro menší drony do 2,5-3".

Čtyřčlánkové baterie a šestičlánkové baterie můžeš použít jak u menších tak u větších dronů, 4S baterie využiješ převážně u 3-5" a 6S baterie u 5-7" závodních i freestyle dronů.

Používání a bezpečnost 

V tomto článku se zaměřujeme především na Lipolky. Připravili jsme si pro tebe pár zásad, které by si měl za každé situace dodržovat a pár věcí, které bys rozhodně dělat neměl.

• Baterie uchovávej v suchu a nejlépe při pokojové teplotě.
  
• Baterie není vhodné vystavovat vysokým teplotám, protože by mohlo dojít k jejich vznícení a zároveň je nevystavovat chladu, protože by mohli mnohonásobně zmenšit svoji kapacitu či zhoršit svoje vlastnosti. 
  
• Baterii nabíjej jen profesionálně zhotovenou nabíječkou, vhodnou pro tvůj typ baterií.
• Před nabíjením zkontroluj nastavený počet článků a nabíjecí proud.
• Baterie nesmíš přebít, protože riskuješ vznícení a zároveň nesmíš baterii podvybít, protože může dojít k jejímu trvalému poškození, zhoršení vlastností, popř. úplnému zničení.
• Kladný a záporný pól akumulátoru se nesmí zkratovat, jinak může dojít ke vznícení.
  
• Baterii nepropichuj, neohýbej ani ji nijak mechanicky nepoškozuj.
  
• Poškozenou nebo nafouknutou baterku dále nepoužívej a nenabíjej, bezpečně ji úplně vybij a pak ji odevzdej do elektroodpadu. Baterku vybiješ tím způsobem, že jí ponoříš do slané vody na několik hodin a baterka se pomalu vybije.
• Po dolétání co nejdříve odpoj baterii od dronu.

Jak se nabíjí baterie do dronu

Jak se nabíjí dron, nebo spíše baterie do dronu? Li-pol, Li-HV a Li-Ion baterie lze nabíjet pomocí modelářských nabíječek. Tyto nabíječky obsahují programy pro specifické typy baterií a disponují programy na nabíjení, vybíjení a uskladnění baterií (uvedení do storage napětí). 

Pozor! U nabíjení více článkových baterií je důležité zapojit do nabíječky i zmiňovaný balanční konektor, aby během nabíjení nabíječka balancovala napětí v jednotlivých článcích.

Vnitřní odpor nemusí být u všech článků stejný, takže při vybíjení se rozejde napětí na jednotlivých článcích (budou mít např. 3,56V, 3,50V, 3,55V, atp.) a při nabíjení je nutné tyto hodnoty srovnat.

A jak nabíjet dron, aby to nezruinovalo tvou peněženku? Nabíječku na baterie pro drony seženeš už kolem 800 Kč. Nabíječky v této cenové kategorii nabídnou pouze nabíjení a indikaci stavu nabíjení pomocí diody. Takové nabíječky většinou umí nabíjet pouze jeden druh baterií.

Dražší nabíječky okolo 1500 Kč dokáží nabíjet všechny druhy baterií, mají display a obsahují všechny již zmíněné režimy, díky kterým se lépe postaráš o svoje baterky. Na trhu můžeš najít i dražší nabíječky, většinou mají stejné funkce, ale dokáží nabíjet například dvě až čtyři baterie najednou, což ti zkrátí dobu čekání u nabíjení. 

Jediné co je potřeba na nabíječce zvolit, je nabíjecí proud a počet článků. Nabíjecí proud (ampéry - A) se vybírá podle doporučení výrobce dané baterie. Tuto hodnotu udává v hodnotě C. Většina baterií vyžaduje nabíjení 1C, tzn. 1.500mAh / 1000  = 1,5A. U proudu 2C převod funguje následovně, kapacita 1.500mAh *2 / 1000  = 3A.

Čím více zvolíš ampér, tím rychleji se ti baterka nabije, ale příliš rychlým nabíjením zkracuješ životnost baterie.

Když baterii poprvé vytáhneš z krabičky, tak bude v tzv. storage režimu (uskladňovací režim). Baterie je nabita jen na cca polovinu kapacity, tzn. má asi 3,8V na článek. Doporučuje se uvést baterii do tohoto režimu, pokud víš, že nebudeš létat např. déle než 24 hodin.

Pozor! Dlouhodobé skladování plně nabitých nebo plně vybitých baterií zkracuje jejich životnost.

Plně nabitá baterie má napětí 4,2V u Li-HV je to 4,35V na článek. Baterii nevybíjíme do nízkého napětí, ideálně přistávej s 3,6V na článek a více baterii nevybíjej, protože při napětí pod 3,6V dochází k poškození a při 2,7V už dochází k zničení baterie.

[Autor-Jirka]