Analyse détaillée des contraintes

1. Tension (V) et valeur nominale KV du moteur

Cela représente la contrainte la plus directe et la plus critique.

Indice KV du moteur : indique l'augmentation de la vitesse à vide-par augmentation de 1 V de la tension. Par exemple, un moteur de 1 000 KV fonctionnant à 12 V atteindra une vitesse de ralenti d'environ 1 000 × 12=12000 tr/min.

Tension de la batterie : généralement indiquée par les valeurs « S » (1S = 3.7 V, 2S = 7.4 V, etc.)

Relation:

Vitesse réelle du moteur ≈ Tension de la batterie × Valeur KV du moteur

Moteur haut KV + Batterie haute tension :Cette combinaison entraîne des vitesses de moteur extrêmement élevées et des demandes de courant importantes, dépassant facilement les limites de décharge de la batterie et du contrôleur, conduisant à une épuisement du moteur.

Moteur faible KV + batterie basse tension : cette combinaison produit une vitesse de moteur insuffisante, ne parvenant pas à générer une poussée adéquate. Le drone peut être incapable de décoller ou présenter une mauvaise maniabilité

.

Directives de correspondance :

Les fabricants de moteurs spécifient généralement une plage de tension recommandée. Par exemple, un moteur marqué « Convient pour 4-6S » doit être associé à des batteries allant de 4S (14,8 V) à 6S (22,2 V). Pour des besoins énergétiques équivalents, une combinaison haute-tension et faible-KV fonctionne généralement plus efficacement qu'une configuration basse-tension et haute KV, car elle consomme des courants plus faibles, réduisant ainsi les pertes de câblage et la génération de chaleur.

2. Capacité de décharge de la batterie (cote C-)CONTRE.Demande actuelle du système

Il s'agit du compromis entre la "capacité d'éclatement" d'un groupe motopropulseur-et la sécurité opérationnelle.

Courant maximum du système : courant de pointe consommé par une seule combinaison moteur/hélice à plein régime. Courant total=Courant d'un seul moteur × Nombre de moteurs.

Courant de décharge continu maximum=Capacité de la batterie (Ah) × Taux de décharge (C). Par exemple, une batterie 30C de 5 000 mAh (5 Ah) a un courant de décharge continu maximum de 5 × 30=150 A.

Contrainte:

Courant de décharge maximum de la batterie Supérieur ou égal au courant maximum total de tous les moteurs

Si la valeur C-de la batterie est insuffisante : lorsque le drone nécessite une poussée élevée (par exemple, une ascension rapide, un vol à grande vitesse-), la batterie ne peut pas fournir suffisamment de courant, ce qui entraîne une chute brutale de sa tension de sortie (appelée « chute de tension »). Cela se traduit par :

Puissance insuffisante, entraînant une dégradation des performances de vol.

Redémarrage du contrôleur de vol ou perte de contrôle, provoquant potentiellement un crash.

Gonflement de la batterie, dommages, voire incendie dû à une décharge excessive.

Batteries à taux C-trop élevé : tout en offrant des marges de sécurité plus importantes, elles entraînent généralement un poids et un coût plus élevés. Un équilibre doit être trouvé entre ces facteurs.

3. Capacité/poids de la batterieCONTREDurée/efficacité du vol

Cela représente le compromis perpétuel-en matière d'endurance.

Densité énergétique : une plus grande capacité de batterie stocke plus d’énergie, prolongeant théoriquement la durée du vol.

Compromis en termes de poids :-les batteries de plus grande capacité-sont invariablement plus lourdes.

Relation de contrainte :

Temps de vol ∝ Capacité de la batterie / (Puissance totale du système + Augmentation de puissance due au poids supplémentaire)

Ceci illustre des rendements décroissants :

Vous installez une batterie avec une capacité 50% supérieure.

Cette batterie est également 50 % plus lourde.

Pour compenser ce poids supplémentaire, le moteur doit consommer plus de puissance pour maintenir le vol.

Au final, l’augmentation du temps de vol est bien inférieure à 50 %, et peut même diminuer en raison du poids excessif de la batterie.

Par conséquent, lors de la sélection de la capacité de la batterie, il faut tenir compte de son impact en termes de poids sur le rapport poussée-/poids-et sur l'efficacité du moteur. La solution optimale réside dans la recherche du meilleur équilibre entre densité énergétique et poids.

4. Plateforme d'efficacité

L’efficacité du moteur varie en fonction des différentes vitesses de rotation et charges. Il possède une « plage d'efficacité maximale ».

Fonction de la batterie : fournir une tension appropriée permettant au moteur de fonctionner précisément dans sa plage d'efficacité maximale lors des applications courantes d'accélérateur (par exemple, vol stationnaire, croisière).

Contraintes : Une sélection inappropriée de la tension de la batterie peut entraîner un fonctionnement des moteurs avec un faible rendement pendant le vol stationnaire, convertissant une quantité importante d'énergie électrique en chaleur plutôt qu'en poussée, réduisant ainsi considérablement la durée du vol.

II. Exemples de compromis pratiques-

Drones de course FPV :

Objectif : rapport poussée-/-poids et maniabilité ultimes.

Sélection : utilise généralement des moteurs à haute -KV (par exemple, 2 000 KV+) associés à des batteries 4S ou 6S de haute -C et moyenne-capacité (par exemple, 1 300-1 800 mAh). Sacrifie l'endurance pour une puissance explosive.

Drones de photographie aérienne :

Objectif : Endurance prolongée et stabilité de vol.

Choix : utilise généralement des moteurs à faible-KV (par exemple, plusieurs centaines de KV) associés à des batteries à haute-tension (6S) et à haute-capacité (par exemple, 5 000 mAh+) présentant une densité énergétique élevée. Cette approche à haute -tension et faible-courant améliore l'efficacité globale, prolongeant ainsi la durée du vol.

Drones légers/d'entrée de gamme :

Objectif : Maîtrise des coûts et fonctionnement simplifié.

Sélection : Utilisez des batteries basse-tension (2S-3S) associées à des moteurs KV correspondants de moyen-à élevé. Les demandes de puissance et de courant du système sont relativement faibles, ce qui impose des exigences moins strictes à la batterie et au contrôleur.

La relation d’interdépendance entre les batteries et les moteurs des drones constitue fondamentalement un défi de conception collaborative entre le système énergétique et le système de propulsion.