Сравнение аккумуляторов 6S vs 4S для небольшого FPV-квадрокоптера и гоночного дрона

Если вы только начинаете заниматься FPV-дронами, перед вами может встать сложный выбор: использовать ли 4-секционную (4S) или 6-секционную (6S) литий-полимерную батарею. В этой небольшой статье мы объясним различия между ними и поможем вам принять обоснованное решение.

Если вы новичок в мире FPV, обязательно ознакомьтесь с нашим Подробным руководством для начинающих.

В 2021 году в Betaflight появилась новая функция, которая позволяет питать ваш квадрокоптер 4S от аккумулятора 6S за счет снижения мощности двигателя.

Преимущества 6S над 4S

Номинальное напряжение литий-полимерной батареи 6S на 50% выше, чем у батареи 4S, потому что здесь используется две дополнительные ячейки. Максимальное напряжение 6-секционого аккумулятора достигает 25,2 В, в то время как 4-секционная батарея имеет напряжение только 16,8 В.

Перечислим возможные улучшения при запуске 6S по сравнению с 4S, хотя некоторые из них кажутся более спорными, чем остальные:

• Более низкий номинальный ток при равной нагрузке (в амперах).
• Реже происходит «проседание» (кратковременное падение) напряжения.
• Более длительное время полета.
• Более высокая отзывчивость и подвижность дрона.

Более низкий потребляемый ток?

Одним из самых важных преимуществ батареи 6S над 4S является более низкий ток, необходимый для получения одинаковой мощности.

Мощность – это напряжение, умноженное на силу тока: P = V x I.

При одном и том же уровне мощности увеличение напряжения приведет к уменьшению тока. Например, для выработки 1000 Вт аккумулятору 4S требуется почти 60 А (при 16,8 В), в то время как батарее 6S нужно менее 40 А (при 25,2 В).

Следствием пониженного потребления тока будет:

• Более низкая нагрузка на ваш аккумулятор
• Реже происходят «проседания» напряжения во время полета.
• Меньше потерь в проводах из-за сопротивления, хотя оно незначительно.

Вот небольшой ролик о квадрокоптере с 6-секционной батареей.

Лучше ли 6 ячеек для вашей батареи?

Более низкий потребляемый ток означает, что ваша батарея будет меньше нагреваться во время полета, а это благоприятный фактор для долговечности аккумулятора. Более низкий потребляемый ток также позволяет использовать батареи с более низким рейтингом C для достижения того же уровня мощности. Таким образом, вы можете выбрать менее дорогие аккумуляторы.

Однако, для того, чтобы 6-секционная батарея имела тот же вес, что 4-секционная, мы, как правило, выбираем батареи меньшей емкости, а это может ограничить максимальный разрядный ток. Поэтому, скорей всего, вам все равно придется использовать батареи с более высоким рейтингом C.

Отзывчивость

Из-за меньшего «проседания» напряжения под нагрузкой двигатели обеспечивают более равномерное ускорение, что позволяет им быстро и согласованно изменять обороты. Вследствие этого летательный аппарат становится в целом более отзывчивым и маневренным. Более быстрая скорость изменения оборотов, вероятно, является одним из наиболее важных факторов, когда дело касается управления квадрокоптером.

Более высокая эффективность?

Одна спорная теория утверждает, что дрон с батареей 6S имеет более длительное время полета, чем дрон с аккумулятором 4S.

Это не всегда соответствует истине, поскольку мы стараемся выбирать батареи 6S с тем же весом или с тем же числом ватт-часов (Вт·ч), как и батареи 4S. Чтобы достичь аналогичной скорости на 6S, двигатели должны вращаться с одинаковыми оборотами, поэтому для этого потребуется одинаковое количество энергии. Таким образом, теоретически время полета должно быть таким же, как у 4S, если мы стремимся лететь на той же скорости.

Вы можете увеличить время полета на 6S, либо уменьшив мощность своих двигателей (например, используя более легкие пропеллеры или менее агрессивный стиль полета), либо установив аккумулятор большего размера, который может хранить больше энергии. Но в любом случае это неизбежно повлияет на летные характеристики вашего дрона.

Мы считаем, что преимущество с точки зрения времени полета может быть связано только с платформой для аэрофотосъемки, где скорость мотора остается постоянной, и вы не двигаетесь то вверх, то вниз с быстротой гоночного дрона.

Быстрее ли 6S?

Без сомнения, квадрокоптер 6S со специально подобранными компонентами может превзойти 4S (вот почему один из мировых рекордов скорости установлен дроном, использующим батарею 10S, а не 4S). Но, на наш взгляд, 6S не обязательно быстрее, если вы намерены построить его с такой же или лучшей эффективностью, чем у коптера 4S (при одинаковой скорости вращения пропеллеров).

Если говорить о гонках, то гоночные трассы часто имеют множество поворотов и препятствий, которые требуют от пилота больше навыков для совершения маневров, чем чистой скорости.

Но более низкое потребление тока и меньшее падение напряжения дают гонщику больше свободы маневра для экспериментов с комбинациями двигателей и пропеллеров. Эта гибкость позволяет пилоту использовать больше стратегий и найти наилучший баланс между эффективностью и производительностью на основе конкретной гоночной трассы.

Выбор двигателей для дрона с батареей 6S

Когда обсуждают выбор мотора для гоночного дрона с аккумулятором 6S, высказываются две точки зрения. Некоторые рекомендуют использовать моторы с более низким значением KV, которое теоретически соответствует максимальному числу оборотов в минуту двигателей, эквивалентных 4S. Другие считают, что мы можем использовать двигатели с тем же значением KV, что у 4S, и в полной мере воспользоваться дополнительной мощностью батареи 6S.

Примечание: Значение KV относится к числу оборотов двигателя в расчете на один вольт. Один двигатель часто имеет разные значения KV для аккумуляторов 4S и 6S. Для 6S-батареи KV будет ниже, чем для 4S.

Двигатели с более низким значением KV

Для более безопасной и эффективной работы вы можете найти двигатель с очень низким значением KV, который теоретически обеспечивает максимальную частоту вращения в том же диапазоне, что и эквивалентная система 4S, использующая двигатель с обычным KV. Ниже приводится таблица соответствий.

Если вы ваша система использует больше вольт (более высокое напряжение), у вас есть возможность реализовать KV более эффективно. Фактически вам требуется даже меньшее значение KV, чем вы рассчитали, для достижения тех же оборотов в полете. Это значит, что 1600KV на 6S мы должны рассматривать как эквивалент 2500KV на 4S.

Говорят, что по мере увеличения KV на двигателе номинальный крутящий момент будет снижаться. Но, по нашим наблюдениям, более важным фактором является «проседание» напряжения, которое не позволит фактически достичь теоретического максимального числа оборотов на 4S.

С установкой 6S также возможно более эффективно раскручивать более тяжелые пропеллеры (например, пропеллеры с большим шагом хода).

Использование литий-полимерных батарей 6S с моторами 4S

Мы протестировали двигатели с высоким значением KV (2350KV) на 6S-аккумуляторах.

Эти моторы с «высоким» KV дают на батареях 6S впечатляющую скорость на прямой линии и «задыхаются» на виражах. Недостатки очевидны: невероятно сильное «проседание» напряжения и крайняя неэффективность. Моторы также сильно нагреваются после короткого полета.

Чтобы избежать чрезмерного потребления тока и сохранить лучшую эффективность, вы можете попробовать снизить мощность двигателя в Betaflight. Например, при использовании аккумулятора 6S LiPo в сборке 4S установите мощность двигателя на 66%.

Как насчет 5S?

По числу ячеек и напряжению батарея 5S занимает положение между 4S и 6S. Поэтому можно ожидать, что производительность также находится где-то посредине. Но если батареи 4S и 6S широко доступны на рынке, то аккумуляторы 5S встречаются довольно редко.

Заключение

Использование 6-секционных аккумуляторов более предпочтительно, поскольку с ними реже происходят «проседания» напряжения. А в целом 6S не сильно отличается от 4S.

Пилоты с большим стажем, наверняка, все еще помнят дискуссию в 2014/2015 годах, когда мы все еще выбирали между 3S и 4S. По мере развития отрасли напряжение батарей повышается. И возможно, в будущем нормой станут аккумуляторы 8S или даже 12S.