航模电动动力系统 - 电池和电调

白兔女王RANA

先说电池
电池的指标有三个，电压（U，单位伏特），容量（Q，单位毫安时），放电率（C，单位1/小 时）。 电池的电压决定了同样的放电电流下功率的大小，因为P=U*I。电池电压只和正负极材料相关和电解液成分还有电极是否纳米化无关，比如锂电池的平台电压是3.7V，不管你是锂离子电池还是锂聚合物电池，而最新的磷酸铁锂电池平台电压是3.3V，已经快被淘汰的镍氢电池是1.2V。 容量决定电池能够储存的电量，用同样电流放电的话，容量越高电池工作时间就越长，比如两节电池分别是1000mAH和2000mAH， 都用1A电流放电，前者能工作大约1小时，后者则能坚持2小时，对于航模来说，电池容量相当于飞机油箱大小，容量大续航时间就长，当然飞机重量也越大。 最后一个指标很容易被新手忽视，就是放电率，放电率和容量一起决定了电池能够容忍的最大放电电流，最大电流I= Q*C，一定要注意，放电电流是由C和Q共同决定的，同样20C的电池，1000mAH的最大电流只有2000mAH电池最大电流的一半。 电池存储的能量是E=U*Q， 通过这个公式我们能看出来，同样1000mAH的电池，镍氢电池只有锂电池能量的1/3。 电池的最大输出功率P=U*Q*C，比如1000mAH，20C的单块锂聚电池，最大功率就是3.7V*1000mAH*20/H=74W。

电池很少单节使用，大家一般都是串联使用提高功率，两个串联在一起就是2S，3个串一起就是3S，串联之后电池组的容量是不变的，放电率也是不变的，唯一变化的是电压，nS锂电的电压就是n*3.7V, 相应的功率也是n*P。 如果把n节电池并联会如何？并联后电压不变，容量=Q*n， 放电率=C*n， 等于你把原来的电池换成更大容量的电池了。不过这是理想情况，考虑到工艺上很难把电池的一致性做到完美，每个电池的放电曲线都有细微的差别，结果就是并联的电池放电的时候不是平衡放电的，导致电池不一致性会在使用中被放大，甚至可能出现电池间互相充放电的现象，最后降低电池性能和寿命。作为对比，串联的电池由于流过每一个电池的电流都是完全一致的，电池的不一致性在放电中带来的麻烦不会太大，最多就是放电结束后各电池电压不一致了。其实充电的时候电池就是并联的，为了克服这个讨厌的不平衡，大家都要购买昂贵的平衡充。镍镉，镍氢，锂离子电池的世界老大比亚迪开发汽车用磷酸铁锂电池很久了，据说还是没搞定一致性，所以炒作了半天，现在比亚迪的充电汽车还是没大规模上市。 所以，如果不是特殊情况，大家尽量不要把电池串联来提高容量，直接购买更高容量的大电池是最佳的选择。
最后说一下电池的种类，过去大家用镍镉电池，污染很大，容量并不高，有记忆效应，每次必须放电完全了才能冲，但优点是放电率很高。后来镍镉被无污染，低记忆效应，容量更高的镍氢电池取代了。 再后来，出现了大容量的锂离子电池，但是由于锂离子电池放电率上不去，而且喜欢爆炸，在模型上用的不多，倒是在控电商上发扬光大了。锂聚合物电池的出现对于模友来说绝对是里程碑式的，他单位体积容量大，放电率非常高，可以做成任意形状，相对耐冲击，而且不容易爆炸（但还是容易起火的）。随着made in china让锂聚合物电池离开高价的神坛，全球模友基本都转向了中国造锂聚。结果2008年的时候为了奥运安保，中国的航空快递禁运了锂电池，带来了全球 范围的模友缺粮。 锂聚电池并不是终点，磷酸铁锂电池的出现再次刷新了电池的性能记录，磷酸铁锂电池的容量并不比其他电池大太多，他的最大优点就是放电率超高，持续30C，峰值60C（当然现在只有A123公司使用纳米技术达到了这一性能），相应的充电率也超高，可以4C充电，也就是说15分钟充完，还有就是安全性非常好，耐冲击，不会燃烧爆炸。 但是高性能的磷酸铁锂电池现在还在神坛之上，现在国内的有些厂家已经能生产磷酸铁锂电池了，但是由于没有A123公司的相应纳米技术，非A123生产的电池放电率并不比锂聚电池高。 国货不强的结果就是两个，第一是国际市场上的高性能铁锂电池基本被A123垄断，现在是高价，第二就是A123在国内不销售，取而代之的是鱼龙混杂的洋垃 圾拆机电池市场。最开始的时候拆机A123电池还能被合理分拣，按照合理价格出售，后来随着商家的炒作和模友的迷信，大量的废旧电池被包上新衣，以全新电池的面目用极高的价格在市场上出售。国内现在有一大票企业在攻关铁锂电池的技术，啥时候他们攻关成功了，全球模友就能再次全面升级换代了，祝他们早日成功。


再说电调
无刷电机替代有刷电机绝对是航模界的一大飞跃，现如今菜鸟也能造飞机，歪歪扭扭也能飞起来都要感谢动力的强劲，这其中有锂聚合物电池电池的功劳，也有无刷电机的功劳。 其实无刷电机并不比有刷电机复杂，其实还要比有刷电机简单一些，换向器都节省了，原来生产有刷电机的厂家基本都能生产无刷电机。真正的技术进步在于电动调 速器，他用纯固态元件代替了原来讨厌的碳刷，和稀土磁体一起，一下子提高了电机的功率密度，让菜鸟的板砖也能飞上天。 电池输出的电流是直流的，在过去可以直接供有刷电机使用，但是无刷电机没有换向器，需要频率和转速相匹配的交流电，于是电动调速器登场，他依靠功率场效应 管和一系列外围元件来控制输出电流的频率，相位和电压，被电调调制后的交流电输入无刷电机，就能驱动电机的转动。
电调的指标有两个，一个是电流，一个是耐压，前一个卖电调的都会着重表示，比如20A的电调，30A的电调。 后一个有些商家都忘了标，但电调的耐压不是无限的，你用市面上常用的新西达30A电调驱动10S的锂聚电池，就算电流没超，电调多半还是保不住。 淘宝上的电调耐压能力一般会标识成能驱动多少串电池，比如普通30A的新西达只能承受15V的电压，商家不标示15V，而是在下面的小字里面提示，能驱动4S的锂电或者12S的镍氢，你把电池电压乘以串联数，发现其实就是15V。 电调的功率也很简单，P=U*I。
在电动航模上，电调有时候还客串充当一个DC/DC转换器的作用，就是说带BEC功能，把锂电池的电压转换成5V直流电供接收机和舵机使用。模友们购买的时候一定要注意，如果你的电调不带BEC功能的话，你需要单独购买BEC连接电池来给接收机供电。 市面上的新西达电调50A一下的基本都能在3S的情况下充当BEC，4S的时候由于电压太高，电调就无能为力了，需要另配。50A以上的电调本来就主要给4S以上的电池使用，所以基本都需要另配BEC或者购买套装。

电调和电池一定要匹配，这样就能减少不必要的重量和投资。两者的功率最好相当，电调耐压一定要高于电池电压，一般都是先确定电机的功率，然后去选择相应C数和容量的电池（如果你资金无限的话当然挑C数大 的买），然后选择相应电流的电调，当然电池和电调都要注意留有余量，因为这年头奸商们不虚标指标都不好意思出门见人。

LIAIWEN

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