电池相关知识及机器人供电设计
为参加黎明杯机械赛的选手们编写。不少参赛队员来询问供电相关的问题,或者说来咨询遇到的问题是由供电设计不佳引起的。因此制作本教学,帮助选手们更好地完成供电设计。
锂电池基础知识
主要围绕主流的LiPo航模电池进行讲解。(即本次机械赛材料包里电池的类型)
基本参数
电池容量。如:1300mAh。电芯数量相同的情况下,该参数越大,储存的电能越多。对于小车这样对于重量不敏感(相较于无人机等)的设备,这个参数基本是多多益善。当然较大的电池价格也会较高。
电芯数量。如:3S。航模电池是由多节电芯串联组成,几S就是几节电芯拼接,平衡电压就是单芯电压(3.7V for LiPo)的几倍。电芯数量决定了电池的电压范围。有的电池上会标总电压11.1V,等效于标注3S。
放电倍率。如:35c。标定了这块电池最大的放电电流,要和电池容量的参数结合起来看。理论上,1300mAh 35c的电池最大放电电流为1300mA $\times$ 35=45.5A。然而,这个参数所有厂商都会虚标,因此实际电池最大承受的电流小于45.5A。即便如此,这样的放电能力对于本次机械赛的绝大部分小车来说是够用的。
误区纠正
- 电池电压并不是恒定的。标压锂电满电状态约4.2V,截止电压推荐3.6V,非常不建议低于3.3V。
- 关于过放。3.3V以下继续放电就是过放了,会对电池造成不可逆损伤,可能导致鼓包、起火等危险。这也是为什么我们给每队方法了低压检测器,当低于设定的截止电压听到报警时,应即使停止使用电池并充电。
- 关于电芯之间的电压平衡。如果正常使用我们提供的B3充电器进行充电,并使用XT60接头进行放电,则不会出现问题。但是有的队伍为了获得不一样的电压而从白色的平衡头取电,则会导致电芯之间的电压不平衡,从而严重影响电池性能。具体原理见航模电池平衡头接线原理图我们应该如何获得除了10.8V~12.6V以外的电压,会在后面讲到。
- 关于电压够不够。球球别怪电池电压不够了,检查一下电路吧。11V的电压对于小车上使用的各种电机和舵机来说都足够了,大部分队伍机器人无力的原因其实是电流带不动。大学生了不要再用欧姆定律简单地看待电路。请仔细检查电源到执行电机之间的电流通路,如果有杜邦线公母头相接不牢固、焊接处接触面积小、电流经过了过流能力差的模块等情况,尽量改善电路。
关于充电
我们推荐B3充电器的原因,是价格实惠且使用简单,实惠到可以每队自己配一个,简单到即插即用不需要学习任何操作。
诚然B6neo, toolkitRC M4,M6D等充电器是更专业更高效的选择,但是对于我们的使用周期而言并不合适。
我们根据情况升级放在唐创的公用设备,但是数量有限。如果希望能更好把控本队调试进度的队伍建议购买自己的充电器。
供电设计
关于电压
我们的电源本身,即航模电池,能提供的只有11V左右的电压,那我们如何驱动电压需求不一样的电子元件呢?我们的材料包里提供了电源模块作为方案,电池插上去之后可以产生不同的输出电压。除了电源模块,我们还可以选择分电板、降压模块升压模块、专用驱动板等元件生成不同的电压。元件图片会附在下方,tb搜索购买。
注意。舵机电机步进电机等能接受的电压范围还是比较大的,但是Arduino板等“精细”些的电子元件接受的电压一定要注意,过高的电压会之间吧板子烧掉。另外,要防止高压和低压之间短路导致烧掉电路。
关于电流
推荐模块
(使用分电板需学习焊接)
电池相关知识及机器人供电设计