Аккумуляторы и BMS. Сердце робота

Правильно выбранная батарея — это как хорошее сердце у спортсмена. Слабая батарея — робот будет “задыхаться” при нагрузке. Неправильно выбранная — может быть опасной.

Как выглядит: Цилиндр, похожий на большую пальчиковую батарейку.

• Напряжение: 3.7V (рабочее), 4.2V (полный заряд), 3.0V (разряжен)
• Ток:
  • Обычные: 5-10А
  • Высокотоковые (High Drain): 15-30А
• Емкость: 2000-3500 мАч
• Срок жизни: 300-500 циклов

• Samsung 35E: 3500 мАч, 8А — для долгой работы
• Sony VTC6: 3000 мАч, 30А — для мощных моторов  
• Molicel P26A: 2600 мАч, 35А — максимальный ток

Последовательно (S):
[3.7V]─[3.7V] = 7.4V (2S) — для Arduino через Vin
[3.7V]─[3.7V]─[3.7V] = 11.1V (3S) — для мощных моторов

Параллельно (P):  
[2500мАч]‖[2500мАч] = 5000 мАч, 3.7V — дольше работает

Плюсы:

• Надежные (жесткий корпус)
• Большой выбор
• Средняя безопасность
• Продаются везде

Минусы:

• Тяжелые
• Только цилиндрическая форма

Для каких роботов:

• Мобильные платформы
• Роботы-исследователи
• Станции с долгой работой

Как выглядит: Мягкий плоский “пакет” в серебристой оболочке.

• Обозначение: 1S (1 ячейка), 2S, 3S, 4S…
• Токоотдача (C-rating): Самый важный параметр!

  Емкость: 2200 мАч = 2.2 Ач
  C-rating: 25C
  Максимальный ток = 2.2 Ач × 25 = 55 А
  

Li-Po 3S 2200mAh 25C
• 3S = 3 × 3.7V = 11.1V
• 2200mAh = 2.2 Ач
• 25C = максимальный ток 55А

ЧТО НЕЛЬЗЯ с Li-Po:
1. Не заряжать без балансира
2. Не разряжать ниже 3.2V на ячейку
3. Не оставлять на солнце
4. Не заряжать поврежденные
5. Не хранить полностью заряженными

Что делать при повреждении:
1. Вынести на улицу/балкон
2. Положить в металлическую емкость с песком
3. Не пытаться тушить водой!

Плюсы:

• Очень легкие
• Любая форма
• Огромные токи (для дронов, гоночных роботов)

Минусы:

• Очень опасные при нарушении правил
• Короткий срок жизни (200-300 циклов)
• Требуют особых условий хранения

Для каких роботов:

• Квадрокоптеры
• Гоночные роботы
• Роботы, где важен вес

Как выглядит: Обычные аккумуляторы AA, AAA, C, D.

• Напряжение: 1.2V (не 1.5V как у батареек!)
• Ток: Небольшой (2-10А для больших форматов)
• Эффект памяти: Есть, но слабый
• Саморазряд: Высокий (30% в месяц)

Робот на 6V (моторы):
• 5x AA Ni-MH = 6V (5 × 1.2V)
• Емкость: 2500 мАч × 5 = 12500 мАч в 5V
• Ток: до 5А (зависит от аккумуляторов)

Плюсы:

• Абсолютно безопасны
• Дешевые
• Можно купить в любом магазине
• Не требуют BMS

Минусы:

• Тяжелые
• Низкая емкость на вес
• Быстро разряжаются при хранении

Для каких роботов:

• Первые учебные роботы
• Проекты для младших классов
• Когда безопасность важнее всего

Зачем нужна: Чтобы батарея не умерла и не загорелась.

1. Защита от переразряда — отключает при <3.0V (для Li-Ion)
2. Защита от перезаряда — отключает при >4.25V
3. Защита от перегрузки — при слишком большом токе
4. Балансировка — выравнивает заряд в последовательных ячейках
5. Защита от КЗ — при коротком замыкании

Батарея:           BMS 2S:          Нагрузка:
[18650+]─B+───────IN+──OUT+───────[Робот+]
[18650-]─B1───B1                  │
[18650+]─B2───B2                  │  
[18650-]─B-───────IN-──OUT-───────[Робот-]
         │        │
         C- ──────C- (зарядный порой)

• Ток: Например, “BMS 2S 20A” — выдерживает 20А
• Балансировка: Пассивная (резисторами) или активная
• Порт зарядки: Micro-USB, Type-C, отдельные контакты

1. Какое напряжение нужно роботу?

   • Arduino Uno: 7-12V (лучше 7.4V или 11.1V)
   • ESP32: 3.3V или 5V
   • Моторы: смотреть на драйвер

2. Сколько тока потребляет робот?

   • Измерить мультиметром в пиковом режиме
   • Добавить запас 50%

3. Насколько важен вес?

   • Для летающих роботов: только Li-Po
   • Для наземных: Li-Ion или Ni-MH

4. Есть ли возможность безопасного хранения?

   • Нет → Ni-MH
   • Да → Li-Ion с BMS
   • Опыт и осторожность → Li-Po

Проект 1: Робот для соревнований “Кегельринг”

Что нужно: Легкий, мощный, работает 10-15 минут
Выбор: Li-Po 2S 1000mAh 30C
Почему: Легкий, дает большой ток для быстрых маневров

Проект 2: Робот-исследователь для школы

Что нужно: Безопасный, работает 2-3 часа, заряжается в классе
Выбор: 4x 18650 (2S2P) 5000mAh с BMS
Почему: Безопасно, долго работает, можно заряжать от USB

Проект 3: Простой робот для урока технологии

Что нужно: Максимально безопасно, дешево, просто
Выбор: 6x AA Ni-MH в держателе
Почему: Безопасно, можно использовать обычное ЗУ

Что происходит: Одна ячейка заряжается больше другой
Результат: Батарея вздувается и становится опасной
Решение: Всегда использовать балансирное зарядное устройство

Что происходит: Быстрая деградация батареи
Решение: Хранить при 3.7-3.8V на ячейку (50-60% заряда)

Что происходит: Одна батарея разряжается быстрее
Результат: Пожар или быстрая смерть батарей
Решение: Использовать только одинаковые батареи из одной партии

Что происходит: Разряд ниже 2.5V
Результат: Батарея необратимо теряет емкость
Решение: Всегда использовать BMS для Li-Ion/Li-Po

Что нужно: Мультиметр, резистор 10 Ом 5Вт, провода

Безопасный тест для Li-Ion 18650:

1. Измерьте напряжение мультиметром:

   • 4.2V: полностью заряжена
   • 3.7V: наполовину
   • 3.0V: почти разряжена

2. Подключите через резистор (для нагрузки):

   Батарея(+) ───[резистор 10Ω]─── Батарея(-)
   

3. Измерьте напряжение под нагрузкой:

   • Хорошая батарея: падение <0.3V
   • Плохая батарея: падение >0.5V

Вывод: Вы научились проверять состояние батареи.

✅ Смогу ли я:

1. Выбрать батарею для робота с 4 моторами?
2. Объяснить, зачем нужен C-rating для Li-Po?
3. Подобрать BMS для сборки 3S из 18650?
4. Объяснить, почему Li-Po опаснее Li-Ion?

Если на все вопросы можете ответить — вы готовы выбирать батареи для роботов!

Разобрались с батареями? Теперь важно:

• Мониторинг питания — как следить за зарядом в реальном времени
• Зарядные устройства — как правильно заряжать батареи
• Энергосбережение — как заставить робота работать дольше

Совет: Начните с Ni-MH или Li-Ion с BMS. Только когда поймете основы, переходите к Li-Po. И всегда имейте огнетушитель или песок рядом при работе с Li-Po!