Выбор батареи для робота: руководство по перезаряжаемым источникам питания

Введение

Правильный выбор батареи критичен для робота: разные платформы требуют разные размеры, емкость, вес. Рассмотрим основные типы перезаряжаемых батарей.

Типы батарей

Фокус на перезаряжаемых. Первая мысль — литиевые. Для экономии — свинцово-кислотные. Или Li-ion, LiPo. Неперезаряжаемые невыгодны в долгосроке.

1. Свинцово-кислотные (SLA)

Дешевые, большие емкости. Используются в крупных платформах (солнечные системы, ИБП), где не нужна высокая мощность, но важна энергия. Только 6В и 12В, очень тяжелые, низкая удельная емкость (Вт·ч/кг). Долгая зарядка, теряют емкость при хранении.

2. Никель-металл-гидридные (NiMH)

Дешевле и легче SLA. Низкое ВСС, хорошая удельная мощность, безопаснее литиевых. Применение: airsoft, дешевые игрушки, АА/ААА замены, фотоаппараты. Минусы: высокий саморазряд (~50% выше NiCd), ограниченный ресурс, плохо переносят перезаряд.

3. Литий-ионные (Li-ion)

Относительно безопасны, высокая удельная энергия — долгое автономное питание при высоком потреблении. Низкий саморазряд, легкие. В телефонах, ноутбуках, планшетах. Минусы: цена, старение, нужна защита от перезаряда/глубокого разряда.

4. Литий-полимерные (LiPo)

Легкие, в упаковке (ячейки + балансный и силовые разъемы). Широкий диапазон напряжений (по количеству ячеек). В боевых роботах, RC-моделях, дронах, ноутбуках, телефонах. Опасны при неосторожном обращении: строгое хранение, уход. Дороже.

Параметры батарей (Рейтинги)

На корпусе: номинальное напряжение, емкость (А·ч/мА·ч), ток разряда (C-рейтинг), импульсный ток.

Параметры LiPo

• Напряжение / число ячеек (S/P): 1S = 3,7 В (ном.). 2S = 7,4 В, 5S = 18,5 В. Параллельное соединение (P) увеличивает емкость.
• Емкость и C-рейтинг: C — максимальный безопасный ток разряда. Два рейтинга: непрерывный и импульсный (до 10 с). Пример: 1000 мА·ч 25C/40C → 25 А постоянно, 40 А импульсно. При больших емкостях C ниже. 500 мА·ч 75C/150C → 37,5 А / 75 А.

Какое напряжение, емкость и ток нужны?

Напряжение батареи = рабочее напряжение мотора. Емкость определяет время работы. Разрядной ток = сумма токов всех моторов под нагрузкой.

Батареи для стационарных проектов

Почему батареи лучше сети переменного тока даже для стационарных устройств?

• Электрические шумы: батареи дают чистое постоянное напряжение без прходов и нестабильности сети.
• Токовая способность: для пика 50 А мотора нужна сеть 75–100 А. LiPo с импульсом 110 А + дешевый БП — выгоднее.
• Лимиты мощности сети: в США розетка 120В/15А = 1800 Вт пик, бытовая техника лимитирована 1500 Вт. Батареи снимают это ограничение.