Làm thế nào để xây dựng một bộ pin lipo?

Trái tim sức mạnh của máy bay không người lái: Tiết lộ tính nghệ thuật đằng sau bộ pin lithium polymer

Lắp ráp mộtpin máy bay không người láigói là một kỹ năng tràn ngập những thách thức và phần thưởng. Nó không chỉ cho phép bạn tùy chỉnh đầy đủ độ bền và sức mạnh mà còn cung cấp cái nhìn sâu sắc về lõi năng lượng của máy bay không người lái. Tuy nhiên, đây không phải là một trò chơi hàn đơn giản—đó là một nghệ thuật chính xác cân bằng giữa kiến ​​thức điện tử, sự khéo léo của đôi tay và nhận thức về an toàn. Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn một cách có hệ thống về thế giới chế tạo bộ pin LiPo cho máy bay không người lái.

I. Nguyên tắc cốt lõi: Tại sao phải kết nối nối tiếp và song song?

Trước khi đi sâu vào, hãy nắm bắt kiến ​​trúc điện cơ bản của bộ pin. Chúng tôi đạt được các mục tiêu khác nhau thông qua hai phương pháp:

Kết nối nối tiếp: Tăng điện áp

Phương pháp: Nối cực dương của ô này với cực âm của ô tiếp theo.

Tác dụng: Điện áp tăng trong khi công suất không đổi.

Ứng dụng Drone: Điện áp cao hơn trong hệ thống điện giúp giảm mức tiêu thụ dòng điện ở công suất đầu ra tương đương, cải thiện hiệu suất và mang lại phản ứng điện nhanh hơn. Pin 3S thông thường cung cấp khoảng 11,1V, trong khi pin 6S cung cấp khoảng 22,2V.

Kết nối song song: Tăng công suất

Phương pháp: Kết nối các cực dương của tất cả các ô với nhau và các cực âm với nhau.

Tác dụng: Công suất tăng trong khi điện áp không đổi.

Ứng dụng Drone: Trực tiếp kéo dài thời gian bay. Ví dụ, ghép song song hai ô 2000mAh mang lại tổng dung lượng là 4000mAh trong khi vẫn duy trì điện áp của một ô.

Hầu hết các loại pin của máy bay không người lái đều sử dụng cấu trúc “song song nối tiếp”.

Ví dụ: “6S2P” bao gồm 6 nhóm ô được kết nối nối tiếp để tạo điện áp cao, trong đó mỗi nhóm gồm 2 ô được kết nối song song để tăng công suất.

II. Bốn yếu tố cốt lõi của bộ pin

Tế bào: Chất lượng là nền tảng. Luôn lựa chọn pin điện của các thương hiệu uy tín với thông số kỹ thuật phù hợp.

Tính nhất quán là huyết mạch của việc lắp ráp gói, bao gồm công suất, điện trở trong và tốc độ tự phóng điện. Ưu tiên sử dụng các tế bào mới từ cùng một lô sản xuất.

Dây buộc Niken: “Cầu nối dẫn điện” giữa các tế bào. Chọn vật liệu, chiều rộng và độ dày phù hợp dựa trên dòng điện liên tục tối đa của pin. Diện tích mặt cắt không đủ gây ra hiện tượng quá nhiệt và gây ra rủi ro về an toàn.

Hệ thống quản lý pin (BMS): “Bộ não thông minh” của bộ pin.

Nhà ở và hệ thống dây điện:

Dây điện: Cáp xả chính (ví dụ: đầu nối XT60, XT90) phải đủ chắc chắn (ví dụ: dây silicon 12AWG) để xử lý dòng điện cao.

Đầu cân bằng: Dùng để kết nối với BMS hoặc bộ sạc cân bằng; phải tương ứng với số lượng ô (S).

Vỏ: Ống co nhiệt hoặc vỏ cứng giúp cách nhiệt, chống ẩm và che chắn vật lý.

III. Các bước thực tế: Xây dựng một hệ thống hoàn chỉnh từ đầu

Sự chuẩn bị:

Dụng cụ cần thiết: Máy hàn điểm, đồng hồ vạn năng, găng tay chịu nhiệt, kính bảo hộ.

Môi trường làm việc: Khu vực thông thoáng, không có vật liệu dễ cháy; bề mặt làm việc được phủ một tấm thảm chống tĩnh điện.

Bước 1: Sắp xếp và kiểm tra

Kiểm tra và phân loại tất cả các ô bằng máy đo công suất và máy đo điện trở trong. Đảm bảo các tham số của các ô trong mỗi nhóm song song hoặc chuỗi là nhất quán nhất có thể. Điều này tạo nền tảng cho việc cân bằng BMS hiệu quả sau này.

Bước 2: Lập kế hoạch và bố trí

Lập kế hoạch bố trí ô vật lý dựa trên cấu hình mục tiêu của bạn. Cách ly các tế bào bằng miếng đệm cách điện để ngăn ngừa đoản mạch.

Bước 3: Kết nối hàn điểm

Hàn nhóm song song: Đầu tiên, hàn các ô được kết nối song song bằng dải niken. Đảm bảo kết nối an toàn và có điện trở thấp.

Kết nối nối tiếp: Xử lý các nhóm song song như một đơn vị. Sau đó, kết nối chúng thành chuỗi bằng dải niken, nối các cực dương và cực âm để tạo thành “chuỗi tế bào” hoàn chỉnh.

Hàn các dây lấy mẫu chính: Hàn các dây cáp ruy băng lấy mẫu điện áp BMS vào các cực dương và cực âm của mỗi chuỗi ô.

Bước 4: Lắp đặt BMS và hàn cuối cùng

Cố định BMS ở vị trí được chỉ định.

Đầu tiên, cắm cáp ruy băng lấy mẫu vào BMS. Sử dụng đồng hồ vạn năng để xác minh điện áp chính xác cho từng chuỗi tế bào.

Sau khi xác nhận, hàn các cực dương (P+) và cực âm (P-) của cáp xả chính vào các cổng tương ứng trên BMS.

Bước 5: Cách nhiệt và đóng gói

Bọc cụm tế bào bằng vật liệu cách điện như giấy kraft hoặc bảng epoxy để ngăn ngừa đoản mạch bên trong.

Trượt ống co nhiệt lên trên cụm pin và làm nóng đều bằng súng nhiệt để tạo thành vòng bịt kín xung quanh bộ pin.

Lắp đầu nối cân bằng và đầu nối xả chính.

Bước 6: Kích hoạt và thử nghiệm ban đầu

Kết nối bộ pin đã lắp ráp với bộ sạc cân bằng và thực hiện lần sạc đầu tiên ở dòng điện thấp (ví dụ: 0,5C).

Liên tục theo dõi điện áp của từng tế bào để xác minh chức năng cân bằng BMS thích hợp.

Sau khi sạc xong, hãy để gói nghỉ ngơi trong vài giờ. Kiểm tra lại điện áp để xác nhận không có sụt áp bất thường.

IV. Nguyên tắc an toàn

Luôn đeo kính bảo hộ: Bảo vệ mắt bạn khỏi hồ quang điện hoặc vụ nổ do vô tình bị đoản mạch trong bất kỳ hoạt động nào.

Ngăn chặn các vết thủng vật lý: Xử lý các tế bào hết sức cẩn thận, như thể chúng là những quả trứng.

Sử dụng túi chống cháy nổ: Việc kiểm tra và sạc ban đầu phải được tiến hành bên trong túi chống cháy nổ.

Dụng cụ cách điện: Đảm bảo tất cả các tay cầm dụng cụ bằng kim loại đều được cách điện để tránh tiếp xúc đồng thời với các cực dương và cực âm.

V. Xu hướng tương lai: Hướng nâng cấp cho bộ pin LiPo

Hiện nay,pin LiPo của máy bay không người láicác gói đang phát triển theo hướng “mật độ năng lượng cao + chức năng thông minh”: Pin LiPo bán rắn đã đạt được mật độ năng lượng 400Wh/kg (tăng 50% so với pin truyền thống), cho phép “độ bền tăng gấp đôi ở cùng trọng lượng” trong tương lai. Hệ thống BMS thông minh sẽ kết hợp cảnh báo nhiệt độ và theo dõi tình trạng tế bào, cung cấp phản hồi trạng thái pin theo thời gian thực thông qua các ứng dụng để giảm thiểu rủi ro an toàn hơn nữa.