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來(lái)源：Digikey 作者：Don Johanneck 簡(jiǎn)介 無(wú)線(xiàn)電控制 (RC) 板載電源系統在過(guò)去是非�；镜南到y，其組件只包括一個(gè)接收器和一些由鎳鎘 (NiCad) 電池供電的伺服機構。然后，隨著(zhù)電機的引入和其他電力需求的增加，RC 系統發(fā)生了很大變化。本篇博客將解釋現代 RC 電源系統中使用的術(shù)語(yǔ)和組件及其常見(jiàn)配置方式。 接收器 RC 接收器 (RX) 有兩個(gè)作用。首先，解析來(lái)自發(fā)射器的信號，并將數據導向正確的通道。其次是提供電源軌，為各種伺服機構或使用伺服通道的其他外圍設備提供電流和電壓。RX 需要穩定的 4.8 V 至 6 V DC 電源來(lái)執行控制任務(wù)（圖 1）。如果 RC 型號由甲烷或氣體發(fā)動(dòng)機驅動(dòng)，只需使用能為接收器提供電壓的 NiCad 或 NiMH 電池即可。某些情況下，采用汽油發(fā)動(dòng)機的 RC 車(chē)輛會(huì )為點(diǎn)火系統單獨配備電池。 
圖 1：RC 接收器的布局。（圖片來(lái)源：Don Johanneck） 電機 采用電機驅動(dòng)的型號需要功率更大的電池和獨立的油門(mén)控制系統。電機控制器接收來(lái)自 RX 的油門(mén)信號，并將其轉換到電池電壓范圍內，以滿(mǎn)足電機的一切需求。為了滿(mǎn)足 RX 的電源需求，一些電機控制器為 RX 提供專(zhuān)用 5 V 穩壓輸出，稱(chēng)為去電池電路或 BEC。這樣，系統設計人員就無(wú)需安裝兩塊電池。一塊電池用于電機，另一塊用于 RX。如果控制器沒(méi)有 BEC 或其 5 V 輸出不能提供足夠的電流，也可以安裝一個(gè)直接與電池連接的獨立 BEC。 選擇有刷電機還是無(wú)刷電機？ 用于 RC 飛行器推進(jìn)的有刷 DC 電機使用壽命短，且很快就被無(wú)刷 DC 電機 (BLDC) 取代。電機控制器稱(chēng)為電子調速器或 ESC。ESC 按照其額定輸出功率及其處理各種 LiPo 電池的能力來(lái)分級，鋰聚合物電池因其大容量占領(lǐng)了 EC 電池市場(chǎng)。大多數 ESC 都具有上文提到的 BEC 電路，但也有一些沒(méi)有。BEC 通常指的是線(xiàn)性穩壓電路。這種電路效率低，會(huì )發(fā)熱。于是， uBEC 電路應運而生，這是一種效率更高的開(kāi)關(guān)穩壓器。
圖 2：RC 電源和控制系統。（圖片來(lái)源：Don Johanneck） 有刷電機按照其輸入電壓和電流消耗情況分級，而更常見(jiàn)的無(wú)刷電機則按照 Kv 分級，且基本上以 RPM 每伏特的形式表示。如果無(wú)刷電機的等級為 850 Kv，那么每施加 1 V 的轉速就是 850 rpm。4S LiPo 電池的電壓約為 14.8 V，在最大電池電流和電機輸出軸空載的情況下，850 Kv 時(shí)電機的轉速為 12,580 rpm。ESC 調節電壓，以提供與發(fā)射器 (TX) 油門(mén)控制位置成比例的滿(mǎn)量程轉速控制。 要確定無(wú)刷電機的潛在電流消耗，需要采用一些模糊的數學(xué)計算。用電機的重量（克）乘以系數 3.5，就能得出大致的最大功率。假設 850 Kv 電機的重量為 174 克。該電機的耗電量就約為 600 W。由于瓦特數是電壓和電流的乘積，因此用瓦特數除以所施加的電壓，就能得出全 RPM 下的電流消耗約 41 A。 一般來(lái)說(shuō)，RC 操作員不會(huì )在飛行或駕駛過(guò)程中一直保持油門(mén)全開(kāi)運行，但如果他們這樣做的話(huà)，6500 mAh 電池組可以讓 850 Kv 的電機在滿(mǎn)載狀態(tài)下運行約 9.5 分鐘（6500 mAh/41000 mA = 0.1585 小時(shí)）。 LiPo 電池 LiPoly、鋰聚合物或 “LiPo”指的是同一類(lèi)高輸出電池。這些電池的選擇依據是 ESC 所能控制的范圍和電機要求。為方便查閱，大多數 LiPo 電池都會(huì )在電池標簽上標明相關(guān)信息，包括電芯數量、額定安培小時(shí)數和放電速率等。額定電壓與電芯數量直接相關(guān)。由于每個(gè) LiPo 電芯的標稱(chēng)電壓為 3.7 V，“S”或串聯(lián)值與電池組的串聯(lián)電芯數量有關(guān)。2S 電池組的電壓為 7.4 V，3S 電池組的電壓為 11.1 V，以此類(lèi)推。額定安培小時(shí)值用于確定電池組在已知電流消耗的情況下可提供電流的時(shí)長(cháng)。DigiKey 提供了一個(gè)非常有用的工具，可根據電流消耗計算電池壽命（圖 3）。
圖 3：估計飛行時(shí)間 - DigiKey 電池壽命計算器。（圖片來(lái)源：DigiKey） “C”額定值描述了不會(huì )導致電芯損壞的電池組的最大電流消耗。只需用“C”額定值乘以以安培為單位的容量即可的得到最大電流消耗。15C 3200 mAh 電池組的最大電流消耗為 48 A。在確定充電速率時(shí)，“C”額定值也很有用（圖 4）。為 LiPo 電池組正確充電應遵守相應的規定，以防電池損壞以及因過(guò)度充電或電芯物理?yè)p壞而造成火災風(fēng)險。一定要使用充電速率可調且采用平衡導線(xiàn)連接器的充電器，如果可行的話(huà)，還可使用傳感器來(lái)監控電池組的溫度。應妥善廢棄出現“鼓包”的電池組或電芯明顯損壞的電池組，以防充電過(guò)程中發(fā)生燃燒或爆炸。通常的做法是選擇 1C 充電速率，計算方法是將額定 mAh 轉換為安培數，然后按此速率充電。上文提到的 3200 mAh 電池組的最大充電速率為 3.2 A（1C）。平衡導線(xiàn)可確保電池組充電均勻，并允許用戶(hù)使用與平衡導線(xiàn)直接連接的專(zhuān)用儀表來(lái)監控每個(gè)電芯。
圖 4：估計充電時(shí)間 - DigiKey 電池壽命計算器。（圖片來(lái)源：DigiKey） 小心，不要讓電池組中的每節電芯的放電電壓低于 3.7 V。持續低于此電壓水平放電會(huì )縮短電池壽命并降低容量。 由于過(guò)度充電或物理?yè)p壞而造成嚴重損壞的電池組會(huì )膨脹并突破外包裝，由于看起來(lái)像玉米卷的外殼，所以被稱(chēng)為 “tacoed”。在處理這種電池時(shí)，不要再為其充電。這時(shí)的電池易揮發(fā)且不可預測。為了安全起見(jiàn)，LiPo 電池組不能再使用時(shí)必須進(jìn)行中和并回收。 總結 RC 電源系統可以非常簡(jiǎn)單廉價(jià)，也可以?xún)r(jià)值數百美元。無(wú)論哪種方式，正確的互連和嚴格的電池監控都將延長(cháng)電源系統的使用壽命。通常情況下，電源系統的使用壽命為數年甚至數十年。保養得當的電池可以使用幾個(gè)季度，但由于 RC 車(chē)會(huì )持續快速放電，因此需要頻繁更換。雖如此，還是想想你正在享受的所有樂(lè )趣吧！ |
