Pin LiPo ảnh hưởng nguồn điện và thời gian bay ra sao?

• Pin và trạng thái cần theo dõi
• Khối phân phối nguồn
• Tải động cơ

Đường năng lượng từ pin tới lực đẩy

Pin cung cấp dòng điện cho hệ thống. Bảng phân phối nguồn hoặc dây nguồn đưa năng lượng tới các ESC; mỗi ESC điều khiển dòng tới động cơ tương ứng, động cơ quay cánh quạt và tạo lực đẩy. Mạch nguồn riêng có thể hạ/ổn định điện áp cho bộ điều khiển bay và thiết bị điện tử. Vì vậy, lỗi nguồn có thể ảnh hưởng cả lực đẩy lẫn máy tính điều khiển, dù hai nhánh dùng đường chuyển đổi khác nhau.

Dòng điện đo lượng điện tích đang chảy, còn công suất mô tả tốc độ truyền năng lượng. Ở mức khái niệm, P = V × I: công suất tính bằng watt bằng điện áp tính bằng volt nhân dòng điện tính bằng ampere. Nhiều động cơ tăng tải khi drone cần lực đẩy lớn hơn; tải tăng làm dòng lấy từ pin tăng và năng lượng khả dụng giảm nhanh hơn.

Dung lượng khác năng lượng như thế nào?

Dung lượng trên pin thường ghi theo ampere-hour hoặc milliampere-hour, là lượng điện tích có thể cấp trong điều kiện xác định. Năng lượng còn phụ thuộc điện áp: với giá trị trung bình gần ổn định, E (Wh) ≈ V (V) × C (Ah). Watt-hour biểu thị năng lượng; watt biểu thị công suất tức thời. Không nên xem các mức mAh là cùng năng lượng nếu điện áp danh định khác nhau.

Một ước lượng sơ bộ cho thời lượng là t (h) ≈ E_usable (Wh) / P_average (W). Đây không phải lời hứa bay được đến lúc pin cạn: năng lượng dùng được nhỏ hơn giá trị danh nghĩa, dòng thay đổi theo chuyển động/tải, điện áp sụt khi tải lớn và hệ thống cần dự trữ trước ngưỡng dừng. Khối lượng pin lớn hơn cũng làm phương tiện cần thêm lực nâng, có thể tăng chính tải tiêu thụ.

Ví dụ tính trong mô hình

Giả sử một mô hình giữ nguyên điện áp và tải trung bình nhưng tăng năng lượng dùng được lên gấp đôi. Theo phép chia năng lượng cho công suất, thời lượng ước tính cũng tăng gấp đôi. Nếu giữ năng lượng mà tải trung bình tăng gấp đôi, thời lượng ước tính giảm còn một nửa. Đây là quan hệ lý tưởng rút ra từ công thức, không phải phép đo hay dự báo cho một mẫu drone thật.

Để đọc một log, xem điện áp tính bằng V, dòng điện bằng A, dung lượng còn lại bằng phần trăm hoặc mAh, và thời gian còn lại bằng giây/phút. Kiểm tra dấu thời gian và phạm vi đo: cảm biến có đo toàn bộ pin hay chỉ một nhánh? Giá trị “remaining” là ước lượng firmware, không phải phép đo trực tiếp. So sánh các đoạn có cùng cấu hình và tải gần tương đương; không chia tổng dung lượng cho dòng đỉnh rồi gọi đó là thời gian bay.

Ước lượng pin có sai số ra sao?

PX4 có thể kết hợp ước lượng dựa trên điện áp với ước lượng dựa trên tích phân dòng đã tiêu thụ. Tích phân dòng cộng dòng theo thời gian để ước lượng lượng điện tích đã dùng. Nếu cảm biến dòng chưa hiệu chuẩn, dung lượng cài đặt sai hoặc tải thay đổi mạnh, con số còn lại có thể lệch. Điện trở trong gây sụt áp khi có dòng; điện áp đo dưới tải vì thế thấp hơn điện áp khi không tải và mức pin hiển thị có thể dao động khi lực đẩy đổi.

Giới hạn và an toàn

Failsafe pin yếu trả lời câu hỏi hệ thống phản ứng thế nào khi ước lượng xuống thấp; nó không giải thích năng lượng chạy qua mạch và cũng không tạo ra một thời lượng chính xác. Tuổi pin, nhiệt độ, tải, cấu hình nguồn và thiết bị đo đều ảnh hưởng. Không dùng phép tính minh họa để quyết định cất cánh hay kéo dài chuyến bay; chỉ vận hành trong giới hạn đã được xác nhận cho đúng pin và phương tiện.

Tóm tắt

Pin cấp điện cho nhánh lực đẩy và các bộ phận điện tử; dung lượng và điện áp quyết định năng lượng, còn tải quyết định tốc độ tiêu thụ. Ước tính thời gian cần mẫu công suất trung bình, ranh giới đo rõ ràng và dự phòng cho sai số cùng điều kiện thay đổi.