Производители квадрокоптеров устанавливают преимущественно литий-полимерные (Li-Po/Li-Polymer) аккумуляторы. Какого-то единого стандарта для их способа установки (конструкции модуля питания) и унификации опций управления пока не существует.
Каждый идёт своим путём. Но все инженеры без исключения придерживаются основ безопасности эксплуатации литиевых батарей.
Чего не должны делать аккумуляторы в квадрокоптерах исходя из безопасности?
Прежде всего, требования существуют к изготовлению, хранению и перевозке устройств с литиевыми аккумуляторами внутри. Они банально не должны загораться и представлять хоть какую-то потенциальную опасность как минимум до того, как попадут в руки пользователя.
Если что-то будет нарушено, то предсказать как себя поведёт Li-Ion или Li-Polymer батарея невозможно. Физика есть физика — слишком много внешних факторов и эксплуатационных нюансов, чтобы однозначно гарантировать дальнейшую безопасность.
Что не так с аккумуляторами в квадрокоптерах?
Один из пользователей нам написал сообщение, что смог снизить напряжение на аккумуляторе от китайского дрона простой эксплуатацией в камере до 2,4 В. Никакая защита при этом не сработала.
Самое интересное, что такое поведение для аккумулятора из квадрокоптера — ожидаемое и нормальное!
В ряде конструкционных решений в литий-полимерной батарее действительно нет защиты от разряда/переразряда (глубокого разряда ниже 3 В). Предлагаем поподробнее выяснить, почему так бывает.
Аккумулятор без защиты в дронах всё равно защищён
Если вы имеете дело с какой-то известной моделью вроде DJI Mavic Pro 2, то в нём используется целая структура управления электрохимическим элементом питания с измерением и фиксацией таких параметров, как: напряжение, актуальная ёмкость, сила тока. Производитель дал соответствующее название таким батарейным блокам: «Intelligent Flight Battery» (Интеллектуальная Полётная Батарея в переводе на русский).
То есть функция защиты от глубокого разряда аккумулятора есть. Но почему тогда она может не работать, как указано в сообщении от пользователя?
На самом деле защита работает. Но выполняет свою роль не так, как в смартфонах и другой современной электронике. Именно с этим нюансом и столкнулся читатель, переставив аккумулятор к квадрокоптеру в другое устройство.
Функция защиты от глубокого разряда в квадрокоптерах работает по-другому
Особенность защиты от переразряда в квадрокоптерах обозначена и в официальной инструкции DJI. Давайте посмотрим, что пишет производитель.
Всё дело в безопасности хранения и доставки устройств с литиевыми элементами питания. Производители не хотят судебных тяжб и неприятностей, постигших смартфоны Samsung Galaxy Note 7 в 2016-м году. И такие компании, как DJI не исключение.
Тогда и срабатывает защита с размыканием цепи батареи — оживить («разбудить») аккумулятор можно только на сервисном оборудовании.
Но защита не включится на работающем квадрокоптере из принципа «лучше потерять расходный аккумулятор, чем дорогостоящий дрон».
Повторимся, каждый производитель волен идти своим путём. Поэтому не всегда и не везде придерживаются такого принципа. Предлагаем узнать, в чём могут отличаться подходы.
Что происходит с аккумулятором дрона, когда он глубоко разрядился во время полёта?
В литий-полимерных аккумуляторах (используются в квадрокоптерах преимущественно) происходит следующая деградация при глубоком разряде, если нет защиты.
1. Напряжение снижается до 3 В.
Штатное состояние батареи, соответствующее примерно 0% заряда. Хотя производители обычно делают запас по индикации +/-5% от минимального значения, чтобы у вас оставалось время успеть зарядить батарею.
2. Напряжение снижается до 2-2,5 В.
Критически низкий уровень напряжения, при котором происходит невосполнимая потеря ёмкости батареи. Квадрокоптер не может набирать высоту, словно тяжелеет.
3. Напряжение снижается до 1,5 В.
Образуется газ, растёт внутреннее давление, батарея вздувается. Обычно CID-контроль с размыканием цепи по превышению давления в квадрокоптерах не используется. Появляется риск крушения и возгорания дрона.
4. Напряжение снижается до 1 В на аноде.
Медь на контактах растворяется, происходит внутреннее короткое замыкание, срабатывает защита с размыканием электронной цепи. Гарантированное крушение квадрокоптера.
Если в батареи квадрокоптера установлена плата защиты PCB, то она может быть по умолчанию настроена на жёсткое отключение при глубоком разряде (обычно настройка немного ниже 3 В). Характерно для всех моделей на обычных универсальных Li-Poly элементах.
Например, из сообщений в интернете, так внезапно падает Syma X5C (напишите в комментарии, если у вас есть опыт с похожими случаями).
Более продвинутое управление глубоким разрядом может происходить на многоячейковых батареях с BMS-контроллерами или даже на плате логики в самом квадрокоптере. В таком случае производитель скорее всего позаботится о сохранении дрона в счёт экстремального разряда и деградации батареи — это даст шанс мягко приземлиться и сберечь GPS-сигнал для поиска.
***
В любом случае, защита аккумулятора от глубокого разряда на квадрокоптерах присутствовать должна обязательно.
Просто во время полёта она активна не во всех беспилотных устройствах — ведь при резком отключении питания мы можем потерять дорогостоящее оборудование. Куда проще заменить расходную батарею, чем ремонтировать хрупкий дрон.
