Число банок аккумулятора (S)

Число банок аккумулятора (S) — сколько литиевых ячеек соединено в батарее последовательно: 4S — четыре, 6S — шесть. От этого числа зависит напряжение питания: у 4S-аккумулятора номинал 14,8 В, у 6S — 22,2 В. Ёмкость и время полёта S не задаёт, а вот обороты моторов, требования к регулятору хода и нагрев проводки — напрямую.

Как читают маркировку: S, P и запись 4S1P

Буква S — от английского series, последовательное соединение. Ячейки соединяют цепочкой, плюс одной к минусу следующей: напряжения складываются, а ток через всю цепочку идёт один и тот же. Отсюда вся арифметика — 4S означает четыре ячейки, 6S шесть, 12S двенадцать. Ёмкость в миллиампер-часах при этом не растёт: у последовательной цепочки она равна ёмкости одной ячейки. Разговорное «банка» — это и есть одна ячейка, независимо от того, плоский это пакет LiPo или цилиндрический литий-ионный элемент формата 18650.

Рядом почти всегда стоит вторая буква. P — parallel, параллельное соединение: одноимённые полюса ячеек сводят вместе, напряжение остаётся прежним, а ёмкость и допустимый ток складываются. Полная запись выглядит как 4S1P или 6S2P: первая цифра — сколько ячеек в цепочке, вторая — сколько таких цепочек включено параллельно. У лёгких пакетных LiPo для коптеров P равно единице и его просто не пишут; у сборок из цилиндрических банок P почти всегда больше единицы, потому что одиночный элемент 18650 не отдаёт нужный ток.

Число банок можно восстановить, даже когда его не написали на наклейке. У балансировочного разъёма проводов ровно на один больше, чем ячеек: общий минус плюс отвод от каждой точки соединения. Пять проводов — 4S, семь проводов — 6S. То же число видно по паспортному напряжению: разделите номинал на 3,7 В и округлите до целого.

Напряжение: три числа вместо одного

Типичная ошибка новичка — считать, что у 6S-аккумулятора всегда 22,2 В. У литиевой ячейки три значащих напряжения, и ни одно из них не держится весь полёт. Номинальное — около 3,7 В, это усреднённое по разряду значение, именно его печатают в паспортах. Максимальное после заряда — 4,2 В у обычной LiPo и 4,35 В у высоковольтной версии, которую маркируют LiHV. Нижняя граница, за которой ячейка деградирует, — 3,0–3,3 В под нагрузкой.

Поэтому в воздухе напряжение падает непрерывно. Свежезаряженный 6S даёт 25,2 В, к посадке остаётся 21–22 В, а в момент резкой дачи газа проваливается ещё на вольт-полтора — это называют просадкой. Разница между «горячим» и номинальным напряжением почти 14 процентов, и обороты моторов меняются ровно на столько же: первая минута полёта всегда бодрее последней.

Паспортные цифры производителей ложатся в эту таблицу с поправкой на химию. DJI в спецификации Air 3S прямо указывает тип «Li-ion 4S», номинал 14,6 В и максимум заряда 17,2 В — это 4,3 В на банку, то есть высоковольтные ячейки. У Mini 4 Pro тип записан просто как Li-ion, но 7,32 В номинала и 8,6 В предельного заряда означают две банки. У Agras T50 в паспорте стоит только 52,22 В, число ячеек не заявлено: при номинале литий-ионного элемента около 3,7 В это четырнадцать штук — расчётная оценка по напряжению, а не заводская маркировка.

Чем 4S отличается от 6S: аккумулятор, ток и нагрев

Мощность равна напряжению, умноженному на ток. Поднимите напряжение с 4S до 6S — и ту же мощность на валу мотор возьмёт меньшим током: 25,2 В против 16,8 В после заряда, в полтора раза больше вольт и примерно на треть меньше ампер. Отсюда весь практический выигрыш шестибаночной схемы, из-за которого пятидюймовые сборки за несколько лет почти целиком на неё переехали.

• нагрев проводов и обмоток пропорционален квадрату тока — падение тока на треть убирает примерно половину тепловых потерь;
• просадка под газом меньше: она тоже считается как ток, умноженный на внутреннее сопротивление ячеек и проводки;
• сечение силовых проводов и разъёмов остаётся прежним при большей полезной мощности;
• регулятор хода (ESC) работает в более щадящем режиме по току, хотя обязан держать более высокое напряжение.

Платой становятся требования к железу. У каждого элемента силового тракта есть паспортный предел по напряжению, и записан он обычно в тех же банках: «3–6S» на регуляторе означает, что от трёх до шести ячеек он переваривает штатно, а семь его убивают. Конденсаторы на плате распределения питания подбирают с запасом: под 6S ставят 35-вольтовые, потому что 25,2 В плюс всплески при резком торможении моторов быстро съедают номинал 25 В.

Как число банок связано с KV мотора

KV бесколлекторного мотора — обороты на вольт без нагрузки. Мотор 1900 KV на 6S раскручивается примерно до 1900 × 25,2 ≈ 48 000 оборотов вхолостую, тот же мотор на 4S — до 32 000. Число банок и KV работают в паре, и смысл имеет только их произведение: если поднять напряжение в полтора раза, KV нужно во столько же раз уменьшить, чтобы обороты остались прежними.

Практика сборщиков сложилась в два ориентировочных диапазона. На пятидюймовом фрифрейме под 4S берут моторы 2300–2600 KV, под 6S — 1700–1950 KV. Это не норматив, а сложившийся опыт: конкретная цифра зависит от пропеллера, полётной массы и того, ради чего собран аппарат. Смысл у обоих вариантов один — получить примерно одинаковые обороты винта разными путями.

Почему нельзя просто поставить 6S на сборку под 4S, оставив моторы и винты. Мощность, которую забирает винт, растёт примерно как куб оборотов: раскрутить его на 20 процентов быстрее — это плюс три четверти потребления. Полуторакратный рост напряжения при прежнем KV даёт полуторакратный рост оборотов и примерно трёхкратный по мощности. Мотор, рассчитанный на 400 Вт, получает больше киловатта: обмотка выгорает за десятки секунд, а регулятор обычно уходит ещё раньше неё.

Что с этим делает оператор перед вылетом и в воздухе

Само число банок оператор не меняет — он следит, чтобы напряжение оставалось в границах, которые это число задаёт. Порог всегда считают на ячейку и умножают на S. Для LiPo обычно берут 3,5 В на ячейку как сигнал заходить на посадку и 3,3 В как жёсткую границу под нагрузкой: для 4S это 14,0 и 13,2 В, для 6S — 21,0 и 19,8 В. Считать в вольтах на ячейку удобнее ещё и потому, что цифра не меняется при переходе с одного аппарата на другой.

1. Перед вылетом: суммарное напряжение соответствует числу банок (у заряженного 6S около 25 В, а не 21) и разброс между ячейками не больше 0,05 В.
2. Настройка сигнализации: порог задан в вольтах на ячейку, а не суммой — иначе при смене батареи с 4S на 6S она просто замолчит.
3. В воздухе: на OSD или в телеметрии выводят напряжение на ячейку — это число одинаково читается при любом S.
4. После посадки: батарея, у которой одна банка просела относительно остальных на 0,1 В и больше, уходит из ротации — дальше будет только хуже.

Разброс между ячейками — то, ради чего вообще существует балансировочный разъём. Последовательная цепочка разряжается как единое целое, но стареют ячейки по-разному, и слабейшая доходит до нижней границы раньше соседей. Сигнализация и контроллер батареи видят сумму и молчат, пока одна банка уже ушла в глубокий разряд. Именно поэтому смотреть нужно не на суммарные вольты, а на разницу между банками.

Частые ошибки и чем они заканчиваются

1. «Взял 6S вместо 4S, ёмкость та же — значит, и полёт такой же». Время полёта определяет запас энергии, а не число банок: при равной ёмкости в мАч шестибаночная батарея несёт в полтора раза больше энергии и во столько же примерно тяжелее.
2. Сигнализация настроена в суммарных вольтах. Порог 14 В осмыслен для 4S и означает мгновенную смерть 6S-батареи, если её поставили на тот же аппарат.
3. Заряд высоковольтной ячейки по обычному профилю и наоборот. LiHV допускает 4,35 В, обычная LiPo от такого напряжения вздувается и теряет ресурс за считанные циклы.
4. Покупка 6S-батареи к готовому коптеру «потому что мощнее». Если производитель заложил 4S, штатные регуляторы и моторы рассчитаны под 16,8 В, и запаса по напряжению там нет.

Число банок — первый параметр, который курсант учится читать на батарее, и один из немногих, где ошибка видна не сразу, а через выгоревшую обмотку. На курсах подготовки операторов эту связку разбирают на разобранном аппарате: паспорт регулятора, KV мотора и маркировка батареи лежат рядом на столе, и совпадение проверяют до того, как борт уйдёт в воздух.