锂聚合物电池

       锂聚合物电池，通常称为LiPo，具有高能量密度，高放电率和轻重量，是多旋翼无人机应用的首选。

多旋翼无人机（Multi-rotors）聚合物锂电池（LIPO）提供动力，它们能够存储和输送大量电量。

电池电压和电池数
LiPo电池存在于很多节，每节LiPo电池具有3.7V的标称电压。如果需要更高的电压，这些单节电池可以串联连接以形成整个电池。

我们通常不是指电池电压，而是指电池中有多少电池单体，或多少“S”。
1S = 1个单体= 3.7V
2S = 2个单体= 7.4V
3S = 3个单体= 11.1V
4S = 4个单体= 14.8V
5S = 5个单体= 18.5V
6S = 6个单体= 22.2V
例如，我们将14.8V电池称为“4芯”或“4S”电池。

电压直接影响无刷电机的RPM（转速），因此如果你的电机/ ESC和其他电源支持更高的电压，你可以使用更多芯数的电池来提高速度。但是具有更多相同容量的电池的组合更重，因为它包含更多芯数。要制作4S 1000mah电池，你可以简单地将两个2S 1000mAh或一个3S 1000mAh与1S 1000mAh组合在一起。
LiPo电池的标称电压为3.7V。然而，当电池完全充电或完全放电时，实际电压不是3.7V。这个数字是由厂家提出的，它接近安全电压范围的中间位置。
LiPo电池设计用于3V至4.2V的安全电压范围。低于3V的放电可能会导致不可逆转的性能损失甚至损坏电池。高于4.2V的过充电可能是危险的并最终导致火灾。但是出于电池健康原因，建议在达到3.5V时停止放电。例如，对于3S Lipo，最大电压为12.6V，当电压达到10.5V（每个电池3.5V）时，应该停止放电。

LiPo电池容量和尺寸
LiPo电池的容量以mAh（毫安时）度量。“ mAh ”基本上表示可以从电池获得一小时的电流，直到它为空。
例如，对于1300 mAh Lipo，如果从中吸取恒定的1.3A电流，则需要一个小时才能完全放电。如果电流消耗加倍至2.6A，则持续时间将减半（1.3 / 2.6 = 0.5）。如果你不停地抽取39A电流，这个电池组只能持续2分钟（1.3 / 39 = 1/30小时）。
增加电池容量可能会延长飞行时间，但它的重量和尺寸也会越来越大。在容量和重量之间要好好权衡，这会影响飞行时间和飞机的灵活性。
更高的容量也可以为你提供更高的放电电流。注意，1000mAh = 1Ah。

C评级（放电率）
目前用于四轴飞行器的Lipo电池都具有C等级。通过了解电池的C额定值和容量，我们理论上可以计算出LiPo电池的安全，连续的 最大放电电流。最大放电电流= C级*容量。
例如，1300mAh 50C电池估算的连续最大放电电流为65A。
有些电池有两个C级：“连续”和“爆发”等级。爆发等级仅适用于短时间段（例如10秒）。如果C额定值太低，电池很难提供充足的电流。如果电流消耗超过安全等级，甚至可能损坏电池。当C等级高于要求时，将无法获得太多的性能提升。相反，电池会更重，你将承受额外的重量，减少飞行时间。

放电引线（主线）
根据经验，电池主线需要和无人机上的ESC相匹配，如果不匹配，那你需要重新接头。所有Lipo电池都配有2组电线：平衡引线和主线（主引线或放电引线）（1S电池除外，只有主引线）。LiPo电池中使用很多不同的线头。主要区别在于形状，重量和电流额定值。

• 1S电池接头

1S线头很小，电流额定值很低。它们通常用于带刷的微型四旋翼。

• 2S-6S电池连接器

你会发现此类别中有更多不同类型的电池连接器，但常用的就只有几种。对于四旋翼无人机，最流行的连接器可能是 XT60。然而，由于XT60的额定电流仅为60A，但是现在四旋翼无人机的电流和电压越来越高，以后可能线头又不一样了。
下面按照顺序是JST/XT/XT/HXT和T/EC3接头。

平衡线
平衡线主要用于平衡充电，以确保所有电池电压相等。它还可以监控每个电池的电压。
对于2S LiPo，平衡引线中的导线数量从3开始，并且对于单元数量的每个增量，导线数量也增加1。

内阻
内阻（Internal resistance）可用于测量LiPo电池的质量。值越低越好。更高的内阻降低了LiPo可以产生的最大电流，并且电压凹陷变得更严重。更多的能量被浪费为热量，因此电池也更容易过热。
LiPo内阻随着时间和使用而增加，这是不可避免的，也是不可逆转的。这就是为什么当LiPo电池老化或过度使用时，你会发现电池不给力了。相同LiPo电池的每个电池的IR不同，最高的IR值决定了整体性能。可以使用专用工具测量IR，更方便的是一些LiPo充电器具有IR测量功能。

• LiHV

LiHV是一种不同类型的LiPo电池，HV（high voltage）代表“高压”。它们比传统的LiPo电池更加能量密集，并且每个电池可以充电至4.35V。然而，关于LiHV的寿命有不同的观点，因为它们的性能可能比正常的LiPo下降的更快。

如何为四旋翼无人机选择LiPo电池？
要为四旋翼选择最好的Lipo电池，首先需要了解你的要求，首选的电池数量以及最大放电电流。

• 首先：找出你的无人机可以汲取多少电流

一旦你决定了电机和螺旋桨尺寸，你可以看厂家给的资料。例如，我用这个带5040×3螺旋叶片的马达，在100％油门下它可以汲取36.7A。

在100％节流下，拥有4个电机的四旋翼无人机的总最大电流消耗为36.7 x 4 = 146.8A。如果你想玩的安全些，你可以使用这个数字找到你想要的电池。但对我来说，由于我们提到的考虑因素，我通常会将其折扣10％，即146.8 * 0.9 = 132.1A。

• 静态推力测试的准确度如何？

请记住，在实际飞行中，由于空气流动，电流消耗通常小于“静态推力测试 – 指你在室内测试”。并注意到90％油门和100％油门之间的电流差别很大，你应该问问自己你在100％油门下飞行的频率是多少，这对你来说重要吗？就个人而言，我大部分时间都在40％-80％的油门范围内飞行，即使我大开油门，它们也不会持续超过几秒钟。

• 当前其他组件的电流消耗

还有其他部件也使用电池供电，例如你的飞控，接收机，LED灯，云台齿轮等。如果你想要更精确一点，或者将1A到2A添加到总电流消耗中。

• 帮你无人机选择最佳电池容量

现在需要计算特定尺寸的四轴飞行器的电池容量，并且需要C等级。以下是我个人遵循螺旋桨尺寸的一般指导原则：

6英寸：1500mah - 2200mah 
5英寸：1300mah - 1800mah 
4英寸：850mah - 130mmah 
3英寸：650mah -1000mah

如果我做了一个5英寸的四翼，如果我想飞机轻一点，我会选择1300mAh（1.3Ah）。
从那里，我可以使用以下公式计算爆发C等级要求：
Burst C Rating =最大电流消耗/容量
在我们的例子中，132.1A / 1.3Ah~ 102C。根据大多数LiPo电池制造商的规格，连续C额定值通常是突发C额定值的一半，即102/2 = 51C。

飞行风格会影响电池选择

但是，如果你计划在高于50％的油门下持续飞行，你可能需要更高的C等级。没错，你必须考虑到你打算做什么样的飞行，以及重量或容量对你来说是否更重要。硬核选手将需要最轻的电池，足以完成比赛路线。但对于“自由式玩家”来说，重量不是唯一的优先考虑，考虑到更长的飞行时间可使用更大的电池。
我应该选择什么品牌？
避免使用“无名”电池并坚持使用一个知名品牌。还要避免使用新品牌，并等到它被证明具有稳定的品质。一些新品牌的第一批/第二批产品非常好，直到他们收到所有好评，每个人都急于购买，他们开始降低质量并最大化利润。

充电类型

• 平衡充电 - 充电器监控每个电池的电压，并可以单独充电，同时试图将它们保持在相同的电压水平。这是LiPo电池充电最安全，最推荐的方式
• 直接充电（快速充电） - 您只通过主引线充电，充电器不监控每个电池的电压。这通常更快，但可能导致电池电压不平衡，电池可能不会100％充电
• 存储充电 - 充电器将电池的每个电池带到其存储电压，即3.80-3.85V，如果你要放一段时间，就可以用这个方法。
• 放电 - 充电器试图耗尽Lipo电池（非常慢，甚至比充电还慢）。

当然上面几种方法都要看你的充电器有没有这些功能。

为何平衡充电？
电池组中的每节电池都略有不同，电池放电后，你可能会发现电池电压都不同。如果我们在没有监控每个电池电压的情况下直接对这个不平衡的电池充电，那么一些电池可能最终会低于4.2V（未完全充电），更糟糕的是，有些电池可能超过4.2V。如果你还记得，LiPo电池不应超过4.2V，否则它们会变得危险。记住，过度充电=危险！
现如今大部分好的Lipo充电器是可编程的，允许平衡充电，他们应该自动会处理。
安全守则
LiPo电池的处置不正确可能会引起火灾。在处理/充电电池之前，请花点时间阅读这些安全规则。

• 不要拿引线 - 引线可能被从脆弱的焊点上拔掉。
• 在安全的地方充电 - 找到一个可以为电池充电的防火位置非常重要。使用Lipo安全包是一个不错的选择，或者用个封闭的铁箱子。
• 使用后请勿立即给电池充电，等待电池完全冷却。
• 建议将电池充电至1C或更低，比如电量时1500mAh,那充电的电流不超过1.5A。
• 切勿在无人看管的情况下为电池充电 - 定期检查电池是否变热或开始膨胀，如果是，请立即停止充电。
• 切勿使用或充电已经损坏的电池 - 如果肿胀（浮肿）或有任何其他明显损坏迹象，请勿充电。
• 确保充电器上的电池数量和电池类型设置正确，以匹配电池中的电池数量。
• 尽管通常由充电器负责，但不要过度充电，定期检查电池电压是个好主意。
• 不要将电池置于阳光下。

并行充电
并联充电可能不是对LiPo电池充电最安全的方式，但它可能是RC业余爱好者最快的方式之一。它允许你一次充电多个包装而不是一个一个的充。但是这样做需要自担风险。

如何测量LiPo电池的电压?

网上很多电压测试器，买个来插上去就可以测试了。
工作温度
用于四旋翼无人机的LiPo电池最好在30到60摄氏度之间工作。
冬天的时候锂电池的性能没这么好，放电率降低了，电量也下降了。
所以冬天需要提前预热电池到30摄氏度至35摄氏度，以获得最佳性能。
锂电池也不喜欢太热。一旦它们超过60度，它们就会开始膨胀甚至着火。

什么时候降落?
初学者的一个常见问题是：“我什么时候应该降落？”我会说当你的电池电压达到3.5V到3.6V时。对于LiPo电池，不应该把电量用尽才降落。
下图解释了原因。电压不随着使用的容量线性下降，而是在LiPo电池中在约3.5-3.6V之后急剧下降。如果你到那时还没有降落，你可能会冒着电池过度放电的风险。过度放电LiPo电池会对电池造成永久性损坏，并缩短电池寿命。
(SoC - state of charge 电量的状态)

如何储存Lipo电池
如果你决定长时间不使用LiPo电池（例如超过一周），你应该这样做

• 存储充电至3.8-3.85V
• 将其存放在LiPo安全袋中
• 将其储存在室温下

当LiPo电池处于3.8V-3.85V时，其具有大约40％至50％的电荷，并且这是用于脂质电池的最稳定状态。这就是为什么无论何时从哪里买的新电池，它都会充了一半电的状态。
让LiPo长时间充满电是不安全的，它也可能会随着时间的推移而降低其性能。如果你每隔几天飞一次，那问题不大。
LiPo安全包

锂电池安全袋设计用于在电池发生火灾时处理火焰，平时电池不用的时候就放在里面。

如何处理过度放电？
当LiPo电池完全放电时，它会超时氧化电池并导致性能永久性降低。但是，如果你发现的早，通常可以保住电池而不会对性能造成太大损害。
由于电压过低，充电器可能无法识别过度放电的电池。我的建议是不要再用了，重新买一块。

LiPo电池安全吗？
Lipo电池过热会引起火灾。只有当你没有正确处理它们或者它们受到物理损坏时，才会发生这种情况。如果你处理得当，就不会有问题。
当LiPo着火时该怎么办？

• 不要惊慌，先断电源。
• 如果有明火，用沙子盖。
• 等到火熄灭，电池冷却，不要在烟雾中呼吸。
• 不要用水。

什么时候淘汰？
LiPo电池的循环寿命有限，每次充电和放电时，它都是1个循环。据说如果妥善处理（按照我们上面提到的规则），用于RC的LiPo电池可以使用超过300个周期。没有真正的规则说什么时候应该扔掉电池。但随着时间的推移，随着内阻开始增加，电池会失去“冲击力”和电量减少。因此测量内阻是电池健康状况的良好指示。如果它在碰撞中变得凹陷或者发泡变软，那我肯定会把它丢弃。

LiPo常见问题
以下是业余爱好者的常见问题列表。
Q:肿胀（膨胀）LiPo危险吗？
A:是的，电池使用起来不安全。
Q:是什么原因导致LiPo电池肿胀？
A:锂电池膨胀是因为气体被困在电池内。这是一件很自然的事情，物理滥用（例如损坏，过热或过度放电）会导致电池产生更多气体。
Q:我可以修复膨化的LiPo吗？
A:不能。
Q:如何避免肿胀电池？
A:1.不要过度放电 - 使用某种形式的电压报警或监控,2.请勿过热 - 避免将电池置于阳光下或靠近热源，不要使电池过载,3.切勿过度充电 - 正确设置充电器，并在充电时注意充电器,4.正如我们在本文中已经提到的那样，正确存储电池。

是否需要磨合新电池？
基本上这是一种做法，建议新电池在充分使用之前需要经历一系列缓慢的循环（充电和放电）。我亲自尝试过，并没有发现任何明显的差异。

其他Lipo电池技术术语

• 截止电压 – 电池完全放电后的电压; 对于锂电池来说，它是3.0V。
• 循环寿命 - 1个循环是指对电池进行充电和放电。循环寿命是电池将持续的总循环次数。
• 充电状态 - 电池的能量水平从0％到100％。
• Burst C-Rating - 短时间内的最大放电率（通常在10秒内）。