Baterie a nabíjení

Pokud chceme, aby naše koptéry podávaly výkony, jaké od nich očekáváme, tak je potřeba jim dopřát dostatek elektrické energie. Při létání s FPV drony se používají především Lipo (Li-pol) baterie pro klasické freestylové i závodní létání nebo občasně i Li-ion baterie pro lety na delší vzdálenost. Baterie netrpí paměťovým efektem. Mohou být dobíjeny z libovolné úrovně nabití, není třeba je formovat a samovybíjení je minimální. O Lipo baterie je však potřeba se dobře starat.

Parametry Lithiových baterií

Rozlišujeme několik parametrů, které nám určují vlastnosti baterie. Je to kapacita, počet článků, napětí, vybíjecí proud a nabíjecí proud. Baterie se skládají z několika článků, hlavního konektoru a balančního konektoru.

Počet článků

Články se lze zapojit paralelně nebo sérově, čímž se vytvoří finální baterie. Při paralelním zapojení se sčítá kapacita článků a napětí zůstává stejné. Při sériovém zapojení se sčítá napětí článků a kapacita zůstává stejná. Počet článků a jejich zapojení je často součástí názvu baterie. Například 6S2P baterie má šest článků v sériovém zapojení a dva články v paralelním zapojení - celkem je tedy sestavena z 12 článků. Články v Lipo baterie se zpravidla zapojují pouze sériově a počet paralelních článků se tak neudává - odtud je označení 1S, 4S, 6S apod.

Napětí

Každý článek baterie má své napětí. Klasické Lipo baterie mají napětí cca 3,3V pro vybitý článek a 4,2V pro nabitý článek. Udávané nominální napětí je 3,7V (tedy někde uprostřed). Určitě musíme zmínit také skladovací (storage) napětí, což je napětí při kterém baterie nejpomaleji stárne a je vhodné pro uskladnění baterií. Storage napětí je 3,8-3,85V. Jak jsme zmínili, při sériovém zapojení článků se napětí sčítá. 4S baterie má tak nominální napětí 3,7x4=14,8V. Celkové napětí baterie je důležitý parametr pro výběr té správné baterie pro koptéru. Pokud připojíte plně nabitou 6S baterii (tzn. 25,2V) na koptéru, která je stavěná maximálně na 4S baterii, tak je dost pravděpodobné, že něco spálíte.

Především u menších 1S baterií se setkáte s označením HV/LiHV. Jedná se o baterie, které lze nabíjet až na 4,35V na článek. Jejich nominální napětí je pak 3,8V. Napětí je také jiné u Liion baterií. Maximální napětí článku bývá 4,2V, ale minimální napětí článku bývá často jen 2,5V.

Kapacita a energie

Kapacita baterie se obvykle udává v mAh (miliampérhodinách, 1Ah = 1000mAh). Kapacita udává proud, který je baterie schopna dodávat po dobu jedné hodiny. Kapacita také úzce souvisí s energií uloženou v článku baterie. Celkovou energii baterie lze spočítat jako kapacita*napětí baterie a udává se ve watthodinách. Tedy pokud zapojíme články baterie sériově nebo paralelně, výsledná energie uložená v baterii je stejná. Liší se jen to, jestli je schopna poskytnou více proudu nebo větší napětí. Liion baterie mají typicky vyšší energetickou hustotu (poměr kapacity ku hmotnosti) než Lipo baterie.

Vybíjecí a nabíjecí proud

Vybíjecí a nabíjecí proud úzce souvisí s kapacitou baterie. Udává se totiž v násobcích písmena "C", kde C je právě kapacita (v ampérhodinách). Pokud tedy máte 1300mAh baterii s vybíjecím proudem 100C, baterie by měla být schopna poskytnout 100*1,3=130A proudu. Je důležité mít na paměti, že výrobci jsou ve značení počtu C na svých výrobcích občas dost, jemně řečeno, optimističtí - proto není dobré brát tento parametr jako zjevenou pravdu. O všech typech běžně prodávaných baterií se dá většinou na Internetu najít dost nezávislých testů a zkušeností jiných uživatelů. Schopnost dodat vysoký vybíjecí proud se zmenšuje se stářím baterie, počtem cyklů a její degradací. Protože baterie není dokonalý zdroj napětí, při odběru proudu její napětí mírně poklesne. Míra poklesu napětí souvisí právě s maximálním vybíjecím proudem. Čím lepší baterie s vyšším vybíjecím proudem, tím menší pokles napětí (voltage sag) při zátěži bude. Liion baterie mají výrazně menší vybíjecí proudy než klasické Lipo baterie a to jen kolem 7-10C. Při vysokém odběru proudu, který není schopna baterie dodat, bude velmi vysoký úbytek napětí a baterie se bude velmi zahřívat. V krajním případě může shořet.

Doporučený nabíjecí proud pro Lipo baterie je 1C. Kvalitní baterie, které se využívají na FPV dronech však často zvládnou až 3C. Liion baterie lze nabíjet proudem 0,5-1C.

Údržba

Lipolky jsou skvělé baterie, které mohou mít neuvěřitelný výkon v malém balení. Je však potřeba se o ně dobře starat, jinak budou mít krátkou životnost a v krajním případě mohou i shořet.

Nemají rády nízké teploty (nedoporučuje se létat už pod 10°C), chemické reakce uvnitř akumulátoru při těchto teplotách neprobíhá, jak by měla. Baterie má menší kapacitu a je schopna poskytnout menší proud. Pokud chcete létat v zimě, je vhodné si baterie předehřát.
Kladný a záporný pól akumulátoru se nesmí zkratovat, jinak může dojít k vznícení.
Lipolka se nesmí přebíjet nad její kapacitu, jinak může dojít ke vznícení. Vždy nabíjejte baterie pouze nabíječkou pro ně určenou a na napětí 4,2V na článek (4,35V pro HV baterie).
Nesmí se podvybíjet, jinak může dojít ke zničení baterie. Napětí článku by nemělo klesnout pod 3,3V. Pokud napětí klesne níže, pravděpodobně dojde k jeho nevratnému poškození. Doporučujeme s dronem přistávat při napětí 3,5V na článek.
Pokud baterie nepoužíváte, skladujte je při storage napětí 3,8-3,85V na článek.
Nikdy je zásadně nepropichujte, jinak může dojít ke vznícení nebo explozi.
Baterie se mohou časem nebo vybíjením velkými proudy i nafouknout. Nafouknutou baterii už dále nepoužíváme.

Pokud zjistíte, že po pádu dronu je baterie proražená, už ji nenabíjejte ani dále nepoužívejte! Takovým spolehlivým ukazatelem, že je baterka poškozená, je chemický zápach vzdáleně podobný vůni jahod. Poškozenou nebo nafouknutou baterku ponořte do slané vody (hodně slané) na několik hodin, ona se pomalu vybije, až se z ní nakonec stane neškodná věc. Takto upravenou baterku odneste červeného kontejneru nebo do sběrného dvora. Nevyhazujte lipolky ani jiné akumulátory do směsného odpadu.

Nabíjení

Nabíjení je jedna z nejkritičtějších věcí při manipulaci s Lithiovými bateriemi. Baterie vždy nabíjejte nabíječkami pro ně určené. Baterie je potřeba nabíjet řízeným proudem na přesné napětí. Lipo nabíječky mají řadu ochranných funkcí, které nabíjení baterie hlídají. I tak je při nabíjení baterií třeba dát několika pravidel. Lipo baterie nikdy nenabíjíme bez dozoru a vždy se zapojeným balančním konektorem! Nepřekračujte maximální nabíjecí proud. Pro Lipo baterie to bývá kolem 3C, pro Liion baterie pak 1C. Maximální nabíjecí proud se však může lišit v závislosti na modelu a výrobci baterie. Platí, že čím vyšší nabíjecí proud, tím rychleji je baterie nabita. Příliš vysoký nabíjecí proud může však zkrátit životnost baterie. V krajním případě se může baterie začít zahřívat natolik, že vzplane. Pokročilejší nabíječky mají několik nabíjecích režimů. Doporučujeme nabíjet baterie v režimu Balance, kdy nabíječka monitoruje napětí jednotlivých článku a v případě potřeby srovná napětí jednotlivých článků zapojených v sérii.

Konektory a kabely akumulátorů

FPV drony dokáží spotřebovávat proud v rozmezí 4-160A. Podle velikosti dronu a předpokládaného odběru proudu se na dronu i na baterii volí vhodný konektor. Uvedeme si tak nejpoužívanější konektory, se kterými se můžete ve světě FPV dronů setkat.

Banana Plug 4mm		Tzv. banánek nebo bullet konektor. Nejčastěji používaný jako konektor k nabíječce.
JST		Konektor s proudovou zatížitelností do 5A. Často se s nimi můžete setkat na RC letadlech.
PH 2.0		JST PH 2.0 se používá u těch nejmenších modelů, TinyWhoopů.
A30/BT2.0		GNB A30/ BetaFPV BT2.0 je nástupce PH2.0. Konektor zvládá větší proudy a používá se nejčastěji na výkonnějších TinyWhoopech. GNB A30 je navržen do 15A.
XT30		XT30 konektor často používaný na menších 2-4" dronech. Konektor je vhodný pro proudy do 30A.
MR30		Blízký příbuzný XT30. MR30 má tři kontakty a je vhodný pro propojení motoru s regulátorem.
XT60		XT60 je nejčastěji používaný konektor. Používá se na 4-8" dronech. Je vhodný pro proudy do 60A.
XT90		XT90 je větší konektor používaný na těžších 7-10" dronech a cinelifterech. XT90 může mít i antispark, který zamezuje přeskočení jiskry při zapojení.
QS8		Velký konektor pro ty největší drony. Konektor přenese 110A trvale a 180A krátkodobě.

Silové kabely

Silové kabely jsou ty, které vodí větší množství proudu. Používají se typicky mezi baterií a regulátorem a mezi regulátorem a motory. Podle množství proudu a délky, je třeba vybrat vhodnou tloušťku. Ve světě FPV dronů se používá hodnota AWG (American Wire Gauge), ale běžně se setkáte také s označením podle průměru v milimetrech nebo průřezu v mm2. Čím menší hodnota AWG, tím tlustší kabel. Silové kabely jsou složeny z měděných lanek v silikonové izolaci. Ta odolává teplotám od – 60°C až do 200°C. U 2-3" dronů se používá obvykle velikost 18AWG, u 5" je to 12-16AWG. Kabel mezi regulátorem a motory bývá 18AWG pro větší motory na 7" drony, 20AWG pro klasické motory na 5" drony a 22AWG a více pro malé 2-4" drony.