リポバッテリーパックの作り方は？

ドローンのパワーハート: リチウムポリマーバッテリーパックの背後にある芸術性を明らかにする

組み立てるドローンのバッテリーパックは、課題と報酬に満ちたスキルです。耐久性とパワーを完全にカスタマイズできるだけでなく、ドローンのエネルギーコアについての深い洞察も提供します。ただし、これは単純なはんだ付けゲームではありません。電子知識、手先の器用さ、安全意識のバランスがとれた精密な芸術です。この記事では、ドローンの LiPo バッテリー パック構築の世界を体系的にガイドします。

I. 基本原則: なぜ直列接続と並列接続なのか?

本題に入る前に、バッテリー パックの基本的な電気アーキテクチャを理解してください。私たちは次の 2 つの方法を通じてさまざまな目的を達成します。

直列接続: 電圧を増加します

方法: 1 つのセルのプラス端子を次のセルのマイナス端子に接続します。

効果: 容量は変化しないまま、電圧が増加します。

ドローン用途: 電力システムの電圧が高くなると、同等の電力出力での消費電流が減少し、効率が向上し、より迅速な電力応答が実現します。一般的な 3S バッテリーは約 11.1V を供給しますが、6S バッテリーは約 22.2V を供給します。

並列接続：容量増加

方法: すべてのセルのプラス端子を一緒に接続し、マイナス端子を一緒に接続します。

効果: 電圧は変わらないまま、容量が増加します。

ドローンアプリケーション: 飛行時間を直接延長します。たとえば、2000mAh のセルを 2 つ並列接続すると、単一セルの電圧を維持しながら、合計容量が 4000mAh になります。

ドローンのバッテリーの多くは「直並列」構造を採用しています。

例: 「6S2P」は、高電圧用に直列接続された 6 つのセル グループで構成され、各グループは容量を増やすために並列接続された 2 つのセルで構成されます。

II.バッテリーパックの4つのコア要素

セル: 品質は基本です。一貫した仕様を持つ信頼できるブランドのパワーセルを常に選択してください。

容量、内部抵抗、自己放電率を含む一貫性はパック組み立ての生命線です。同じ生産バッチからの新しいセルが推奨されます。

ニッケルタイ: セル間の「導電性ブリッジ」。バッテリーの最大連続電流に基づいて、適切な材質、幅、厚さを選択してください。断面積が不十分だと過熱が発生し、安全上のリスクが生じます。

バッテリー管理システム (BMS): バッテリー パックの「インテリジェントな頭脳」。

ハウジングと配線:

ワイヤ: 主放電ケーブル (XT60、XT90 コネクタなど) は、大電流を処理できるように十分に堅牢である必要があります (12AWG シリコン ワイヤなど)。

バランシングヘッド: BMS またはバランシング充電器に接続するために使用されます。セルの数 (S) に対応する必要があります。

ハウジング: 熱収縮チューブまたは硬質ケーシングは、断熱、湿気保護、および物理的シールドを提供します。

Ⅲ．実践的な手順: 完全なシステムを一から構築する

準備：

必須ツール: スポット溶接機、マルチメーター、耐熱手袋、安全メガネ。

作業環境: 可燃物のない換気の良い場所。作業面は静電気防止マットで覆われています。

ステップ 1: 分類とテスト

容量テスターと内部抵抗計を使用してすべてのセルをテストし、選別します。各並列グループまたは直列グループのセルのパラメータが可能な限り一貫していることを確認します。これは、後で効果的な BMS バランスをとるための基礎となります。

ステップ 2: 計画とレイアウト

ターゲット構成に基づいて物理セルのレイアウトを計画します。短絡を防ぐために、絶縁スペーサーでセルを分離します。

ステップ 3: スポット溶接接続

並列グループ溶接: まず、ニッケル ストリップを使用して、並列に接続するセルを溶接します。接続が確実で、抵抗が低いことを確認してください。

直列接続: 並列グループを単一のユニットとして扱います。次に、ニッケルストリップを使用してそれらを直列に接続し、プラス端子とマイナス端子をリンクして完全な「セルストリング」を形成します。

メイン サンプリング ラインの溶接: BMS 電圧サンプリング リボン ケーブルを各セル ストリングの正および負の端子に溶接します。

ステップ 4: BMS の取り付けと最終溶接

BMS を指定の位置に固定します。

まず、サンプリング リボン ケーブルを BMS に挿入します。マルチメーターを使用して、各セルストリングの正しい電圧を確認します。

確認後、主放電ケーブルのプラス (P+) 端子とマイナス (P-) 端子を BMS の対応するポートに溶接します。

ステップ 5: 絶縁とカプセル化

内部短絡を防ぐために、セルアセンブリをクラフト紙やエポキシボードなどの絶縁材で包みます。

熱収縮チューブをアセンブリ上にスライドさせ、ヒートガンで均等に加熱して、バッテリー パックの周囲にしっかりとしたシールを形成します。

バランスコネクタと主吐出コネクタを取り付けます。

ステップ 6: 初期アクティベーションとテスト

組み立てたバッテリーパックをバランス充電器に接続し、低電流 (例: 0.5C) で最初の充電を実行します。

各セルの電圧を継続的に監視して、適切な BMS バランス機能を検証します。

充電が完了したら、パックを数時間休ませてください。電圧を再チェックし、異常な電圧低下がないか確認します。

IV.安全ガイドライン

常に安全ゴーグルを着用してください。操作中に偶発的な短絡によって引き起こされるアークや爆発から目を保護してください。

物理的な穴を防ぐ: 細胞は卵であるかのように、細心の注意を払って取り扱います。

防爆袋の使用: 初期テストと充電は防爆袋内で行う必要があります。

工具の絶縁: プラス端子とマイナス端子が同時に接触しないように、すべての金属製工具ハンドルが絶縁されていることを確認してください。

V. 将来のトレンド: LiPo バッテリー パックのアップグレードの方向性

現在、ドローン用リポバッテリーパックは「高エネルギー密度 + インテリジェントな機能」に向けて進化しています。半固体 LiPo セルは 400Wh/kg (従来のセルと比較して 50% 増加) のエネルギー密度を達成し、将来的には「同じ重量で 2 倍の耐久性」を実現します。インテリジェント BMS システムには、温度アラートとセルの健全性モニタリングが組み込まれており、アプリを介してリアルタイムのバッテリー状態のフィードバックを提供することで、安全性リスクをさらに軽減します。