Батарея с паспортом: 7 технологий, которые меняют аккумуляторы для дронов
Ещё недавно батарею для дрона выбирали по двум цифрам на наклейке — ёмкость и «C». Сегодня этого мало. За последние годы в ячейках, электронике и в самом способе делать сборки появилось несколько вещей, которые напрямую влияют на время полёта, безопасность и на то, можно ли верить наклейке. Рассказываем о семи из них — на примере того, как мы собираем аккумуляторы «БАНКА» в Ставрополе.
1. Безламельные ячейки: ток со всего торца
В обычной цилиндрической ячейке ток с длинной свёрнутой ленты электрода снимается через узкую полоску — ламель. Это бутылочное горлышко: сопротивление выше, нагрев больше. В безламельной конструкции (TABLESS) ток собирается со всего торца электрода. Ячейки EVE 40PL и 50PL сделаны именно так.
Разница видна по паспорту производителя: у EVE 40P длительный ток 35 А на ячейку, у EVE 40PL при той же ёмкости 4 000 mAh — 70 А. Сборка 8S4P на EVE 40P держит 140 А длительно, та же 8S4P на EVE 40PL — 280 А, при этом она ещё и легче: 2,38 кг против 2,45.
Безламельная ячейка EVE 40PL при той же ёмкости отдаёт вдвое больший длительный ток, чем обычная EVE 40P, — 70 А против 35 А по паспорту производителя.
2. Пять ампер-часов в том же цилиндре
Формат 21700 — это 21 мм в диаметре и 70 мм в длину. В этот объём производители научились укладывать 5 000 mAh и при этом сохранять высокий ток. EVE 50PL по свежей редакции паспорта даёт 5 000 mAh и 70 А длительно при массе 68 г.
Для батареи агродрона это означает очень много. Сборка 12S4P на EVE 50PL — 20 000 mAh, 864 Вт·ч при массе около 3,7 кг, то есть 233 Вт·ч на килограмм. По нашей оценке, при средней мощности 2,5 кВт это примерно в полтора раза больше времени в воздухе, чем у LiPo той же массы.
EVE 40P — Ёмкость: 4 000 mAh — Длительный ток: 35 А — Масса: 70 г — Особенность: ходовая, в наличии
EVE 40PL — Ёмкость: 4 000 mAh — Длительный ток: 70 А — Масса: 67 г — Особенность: безламельная
EVE 50PL — Ёмкость: 5 000 mAh — Длительный ток: 70 А — Масса: 68 г — Особенность: безламельная, 5 Ач
Lishen — Ёмкость: 4 000 mAh — Длительный ток: 45 А — Масса: 65 г — Особенность: лёгкая, в наличии
Molicel P45B — Ёмкость: 4 500 mAh — Длительный ток: 45 А — Масса: 70 г — Особенность: под заказ
Molicel P50B — Ёмкость: 5 000 mAh — Длительный ток: 60 А — Масса: 71 г — Особенность: под заказ
3. Цифровой паспорт на каждую сборку
В Евросоюзе электронный паспорт батареи станет обязательным с 2027 года — для промышленных батарей больше 2 кВт·ч и батарей электротранспорта. Идея простая: у каждой батареи должна быть запись о том, что это за изделие и как оно проверено.
Мы делаем это уже сейчас и для каждой сборки. У банки есть серийный номер, а после выходного контроля в паспорт записываются её собственные замеры: ёмкость, внутреннее сопротивление, разбаланс между группами и результат проверки под нагрузкой. QR на наклейке открывает этот паспорт с телефона. Покупатель видит данные своей конкретной батареи, а не «типичные значения партии».
QR на наклейке ведёт на паспорт конкретной сборки: её ёмкость, сопротивление и разбаланс, измеренные после сборки, а не цифры с коробки.
4. Батарея, которая сообщает о себе
Плата защиты (BMS) следит за балансом групп, коротким замыканием, перегрузкой и перегревом — мы ставим её на сборки от 10S. Для агродронов нужна следующая ступень — Smart BMS. Она не только защищает, но и передаёт полётному контроллеру заряд и состояние батареи по шине CAN или SMBus. Автопилот знает, сколько энергии осталось на самом деле, а не оценивает её по напряжению.
5. Честная математика: масса по составу, ток по паспорту
Многие продавцы пишут на всех сборках одну и ту же удельную энергию, например 180 Вт·ч/кг. Так бывает, когда массу считают коэффициентом: «масса ячеек плюс 12 %». Мы считаем массу по составу: ячейки по паспорту, холдеры, никель и медь по длинам, термоусадку по площади, провода по реальному сечению, разъём и плату. Поэтому у 2S1P получается 203 Вт·ч/кг, у 6S3P — 185, у 12S4P — 233.
С током ещё интереснее. У EVE 50PL мы нашли четыре редакции паспорта с разным длительным током: 125, 80, 50 и 70 А. Берём самую свежую. Ток сборки — это ток ячейки из паспорта, умноженный на число параллелей, без округлений в свою пользу.
У одной и той же ячейки EVE 50PL четыре редакции паспорта с длительным током 125, 80, 50 и 70 А. Поэтому важно, по какой из них считали батарею.
6. Сборка под отсек — в 3D до заказа
Раньше сборку под нестандартный отсек подбирали по переписке и эскизам. Теперь на сайте работает параметрический подбор: выбираете напряжение, число параллелей, ячейку и разъём — и сразу видите 3D-модель с габаритом, массу, ток, цену и оценку времени полёта против LiPo той же массы. Наклейка с характеристиками тоже рассчитывается под размер грани конкретной сборки.
7. Контроль как на серийном производстве
Технологии в ячейках не помогут, если сборка сделана небрежно. Поэтому каждая банка проходит один и тот же путь. Входной контроль каждой ячейки по напряжению и внутреннему сопротивлению. Подбор в группы из одной партии с разбросом до ±5 %. Контактная точечная сварка никеля в два слоя по 0,2 мм, четыре точки на ячейку, без паяльника. Изоляционные кольца на плюсовые контакты и цельные холдеры против вибрации. Три цикла формовки, балансировка до 10–20 мВ и проверка под нагрузкой.
А полутвердотельные?
Это следующая ступень, о которой все говорят: гелевый электролит и 240–300 Вт·ч/кг в готовой сборке. Но у них пока мало тока — 2–5C, этого не хватает для взлёта тяжёлого коптера, и стоят они в 2–4 раза дороже Li-ion. Для большинства задач сегодня выгоднее хороший Li-ion на 21700. Если ваш аппарат действительно упирается в каждый грамм, мы посчитаем, окупится ли полутвердотельная батарея именно у вас.
Что из этого взять себе
Когда выбираете аккумулятор для дрона, спросите у продавца четыре вещи: на каких ячейках и по какой редакции паспорта посчитан ток; как посчитана масса; как подбирали ячейки в группы; есть ли у сборки собственные замеры. Если на эти вопросы есть ответы — это батарея с паспортом, а не просто батарея.
Посмотреть сборки, собрать свою в 3D и сразу увидеть цену и время полёта: https://uadditive.ru/battery