Соотношение веса и емкости батареи Quadcopter LiPo


34

Я пытаюсь найти, где дополнительная емкость батареи становится бесполезной по отношению к добавленному весу с точки зрения квадрокоптера. В настоящее время с аккумулятором 5500 мАч, 11,1 В, я могу получить от 12 минут до 12:30 летного времени. Мой вопрос, следовательно, заключается в следующем: конечно, в пределах способности подъема квадроциклов, есть ли какой-нибудь способ узнать, где дополнительный вес большей батареи (или большего количества батарей) отменяет какое-либо улучшение времени полета? Очевидно, что это будет не так долго, как два отдельных полета, посадка и замена батарей; Я просто пытаюсь максимизировать свое непрерывное время в воздухе. Я пытаюсь выяснить, где находится линия (и если я уже ее пересек), прикрепив большие батареи на квад и увидев убывающую отдачу. Благодарность!

(Опять же, пока предположим, что квад достаточно силен, чтобы поднять все, что вы на него бросаете. С одним 5500 мАч, ~ 470 грамм, мой максимальный газ составляет около 70%)

Ответы:


39

Для конструкций с квадрокоптером обычно требуется соотношение тяги к весу 2: 1 . То есть при 100% -ной дроссельной заслонке вы хотите, чтобы ваша комбинированная тяга гребного винта могла в два раза поднять вес корабля.

Затем вам нужно определить количество энергии, которое требуется двигателям для создания этой тяги (обычно указывается в техническом описании). Когда у вас есть такое количество энергии, вы можете легко рассчитать, сколько времени будет работать ваша батарея.

Эта страница о Quadcopter Performance дает хороший пример:

Глядя на данные из таблицы характеристик двигателя, видно, что абсолютный максимальный вес, который могут выдержать двигатели, составляет 560 каждый, то есть 2240 граммов. Это когда двигатели работают на 100%, используя 95,2 Вт, что означает около 8,6 А при 11,1 Вольт.

Глядя на данные из полетного веса в зависимости от мощности и срока службы батареи, кажется, что вертолет не должен превышать 61 унцию (1700 грамм). При таком весе используется мощность 61 Вт, что составляет 5,5 А при 11,1 Вольт.

Полетный вес против силы и времени автономной работы

График также показывает, что одной унции полетного веса потребуется один ватт мощности, и эти два линейно коррелируют. Предполагая, что корабль составляет 60 унций, требуется 60 Вт мощности.

Эта цитата немного вводит в заблуждение. Оригинальный автор пропускает слова "за двигатель" в их заключении. 230 Вт / 4 двигателя = 57,5 ​​Вт. Вот где они получили «60 унций на 60 Вт (на двигатель)». Тем не менее, общий метод построения графика полезен для ответа на вопрос.

Если вы увеличите максимальное отношение тяги к весу, вы можете удерживать дроссель ниже, использовать меньше мощности и дольше оставаться в воздухе. Таким образом, вы можете увеличить тягу или уменьшить вес, чтобы увеличить время полета.

Чтобы более кратко ответить на ваш вопрос, смысл уменьшения отдачи наступает, когда дополнительный вес, добавляемый батареей, приводит к тому, что отношение тяги к весу ниже 1,5: 1 на нижнем конце.

Что-то еще, чтобы рассмотреть, является плотностью энергии вашей технологии батареи. Сколько энергии на единицу веса способен аккумулятор. Вы, вероятно, используете литий-ионные аккумуляторы, которые, вероятно, являются лучшими из доступных с точки зрения цены и производительности. Но если вы действительно пытаетесь увеличить время полета без увеличения веса, вы можете рассмотреть некоторые из более эзотерических (и гораздо более дорогих) технологий.

Список удельной энергии батареи

Сравнение цинк-воздушной батареи Energizer

И, вероятно, стоит упомянуть, что даже в литий-ионной категории не все батареи одинаковы.

L-ионное сравнение


6

Батареи должны весить примерно столько же, сколько и все остальное на планере вместе взятых.

На данном самолете - всем известно, кроме массы аккумуляторов - абсолютное максимальное время полета происходит, когда вес аккумуляторов в два раза больше, чем вес всего остального на планере вместе взятых. Тем не менее, многие другие характеристики - время подъема на высоту, отзывчивость, избегание сваливания и т. Д. - работают лучше при меньшем весе батареи, поэтому лучшее правило - батареи примерно одинаковы (в один раз) с весом всего остального. вместе взятые. Ссылка: Андрес 2011. Оптимальная емкость аккумулятора . через Хейно Р. Пулл .

Это эмпирическое правило распространяется на все виды самолетов с питанием от батарей - самолеты с фиксированным крылом, квадрокоптеры, вертолеты и т. Д.

(Прости меня за повторный ответ на вопрос об эффективности мобильного робота по отношению к массе ).

РЕДАКТИРОВАТЬ: исправил противоречивые предложения - спасибо, Густав.


Это смущает меня weight of the batteries is twice as much as the weight of everything else. Не означает ли это, что батареи должны составлять 2/3 от емкости?
Густав

@Gustav: Возможно, вы подумали, глядя на рис. 1 и последний раздел статьи Андрес, который я связал? Если (а) оптимизировать для абсолютного максимального времени полета, то да, вес батарей должен примерно в два раза превышать общий вес всего остального вместе взятого. Тем не менее, (b) многие другие характеристики - время, чтобы подняться на высоту, отзывчивость, избегание сваливания и т. Д. - работают лучше при меньшем весе батареи, поэтому лучшим правилом будет то, что батареи примерно одинаковы (один раз) с весом всего остального, вместе взятых. Как я могу сказать это более четко?
Дэвид Кэри

Благодарность! Проведение этого различия между этими двумя случаями делает это намного более ясным. Вы не написали это в своем ответе.
Густав

0

Вы видели эти новые цинковые воздушные 8-ячеечные аккумуляторы 10,000mAh 12V? На http://www.tradekorea.com/product-detail/P00265914/drone_battery_10000mAh.html#.UjpxM2QpY2K приведена диаграмма различных соотношений мощности и веса в приведенном выше обсуждении, сравнивающая эффективность с топливными элементами (которые все еще слишком тяжелы, 1,2 кг + топливо ^ 800g +)

возился с идеей о квадрате, оснащенном воздушно-цинковой батареей 10 000 мАч, 4 генераторами Genesys и 2 суперконденсаторами

Барри Денсли


0

А как насчет небольших экспериментов?

Я взял бы самую легкую батарею, которую смог найти, а затем попытался добавить вес. Для каждого веса я бы измерил время полета, построил график зависимости «время полета / мАч» и «взлетный вес» и провел кривую по точкам данных. Затем я начал заниматься хобби, и для каждого аккумулятора я рассчитывал время полета, используя свой новый волшебный график. Найдите максимум и все готово :-)

Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.