Corse di droni FPV: batterie 4s vs 6s

Drone racing con lipos a 4 celle contro 6 celle, qual è il problema, qual è la differenza?

Scopriamolo.

Prima di tutto, cos'è il drone racing. Il drone racing consiste nel pilotare velivoli come questo, che raggiungono velocità superiori a 8200 miglia all'ora, i piloti indossano occhiali per vedere un punto di vista in prima persona dall'aeromobile e usano radio come questa per controllarli.

Un formato tipico di gara prevede il volo su un percorso di porte e bandiere per due minuti. Alla fine di questi due minuti, ai piloti è permesso completare il loro ultimo giro, il problema più grande però è finire quella gara di 2 a 2 minuti e mezzo. La tecnologia delle batterie è attualmente il fattore più limitante nelle gare di droni, significa che le batterie al litio polimero come questa sono praticamente l'unica opzione che abbiamo, significa anche che la densità energetica deve rimanere relativamente costante in tutti i setup. Questo ha costretto molti piloti a cercare setup più efficienti spesso usando motori a tensione più alta e KV più basso. Sam da Future è qui per spiegare il KV, è semplicemente il numero teorico di RPM di un motore senza carico per volt. Questo ha senso usando l'equazione p uguale IV, possiamo mantenere la potenza relativamente costante aumentando la tensione e abbassando la corrente assorbita. Possiamo anche vedere che setup a 4 celle da 16,8 volt abbinati a motori da 2600 KV hanno uscite teoriche di RPM relativamente simili a quelle di un setup a 6 celle da 25,2 volt con motori da 1750 KV.

Altri vantaggi delle 6 celle includono una maggiore coerenza durante l'intero volo, più coppia ai motori che lo fanno volare meglio e anche meno stress per l'elettronica, il che significa che si perde meno energia sotto forma di calore. Possiamo confrontare la batteria da 6 celle da 1,05 ampere ora e la batteria da 4 celle da 1,55 ampere e vedere che hanno valutazioni di wattora molto simili. Ciò significa che hanno anche pesi molto simili, rendendo entrambi gli aeromobili molto simili per scopi di test. Prima di fare un confronto più diretto tra 4 celle e 6 celle, penso sia importante discutere della recente gara Open Grove tenutasi in California, prestando particolare attenzione ai due piloti a destra, questi piloti stanno volando con configurazioni a 4 celle, mentre i quattro a sinistra stanno volando con configurazioni a 6 celle. Prima di entrare in un confronto più diretto tra 4 celle e 6 celle dobbiamo prima discutere della recente gara Open Grove tenutasi in California. Questo è significativo perché è stata la prima gara tenutasi dopo la modifica delle regole che consente configurazioni ad alta tensione. Ha anche visto la partecipazione di molti piloti di alto livello provenienti da tutto gli Stati Uniti, e aveva un percorso intensivo per il gas, mostrando alcune delle differenze tra configurazioni a 4 celle e 6 celle. Questo percorso ha anche costretto molti piloti che volavano sia con 4 celle che con 6 celle a sovraccaricare le loro batterie. Il sovraccarico è la pratica non sicura di caricare le batterie oltre i limiti raccomandati dal produttore. Le batterie al litio polimero dovrebbero essere caricate solo fino a 4,2 volt per cella. Il sovraccarico standard carica forse fino a 4,35 volt per cella o anche 4,4 volt per cella. La maggior parte dei piloti in questa gara che volavano con 6 celle caricano fino a questi limiti. Tuttavia, alcuni piloti come Vanover, il pilota in alto a destra, caricavano persino le loro batterie a 4 celle fino a 4,75 volt per cella. Questo ha portato a un incendio di una batteria durante la gara e mostra il vantaggio delle configurazioni a 6 celle più efficienti. I piloti che volavano con 4 celle dovevano fare cose come limitare la potenza e prendere traiettorie più strette, mentre i piloti con configurazioni a 6 celle ad alta tensione avevano un margine di errore più ampio e potevano spingere le loro configurazioni un po' di più rispetto a quelli con 4 celle. Alla fine della gara alcune cose sono diventate evidenti, la più notevole delle quali è il vantaggio competitivo che forniscono le 6 celle. I piloti con 6 celle sono riusciti a terminare la maggior parte delle loro gare, mentre i piloti con 4 celle hanno dovuto fare sacrifici. Free fall in basso a destra stava volando alcuni dei motori a 4 celle più efficienti disponibili, questi motori sono anche meno potenti rispetto alle configurazioni tradizionali, il che significa che prendere traiettorie più strette è cruciale. Vanover in alto a destra è diventato da allora più aperto alla configurazione a 6 celle, dato i suoi problemi nel caricare le batterie a 4 celle fino alla tensione delle 6 celle.

Successivamente, diamo un'occhiata a un confronto affiancato tra un setup a 4 celle e uno a 6 celle. Entrambi i quad volati qui sono costruiti per un confronto quasi ideale, utilizzano esattamente gli stessi componenti tranne motori e batterie e pesano circa lo stesso. Dietro i comandi abbiamo il pilota professionista Zachary Thayer, che vola con tempi di giro costanti tra 19 e 22 secondi. Alla fine del volo, possiamo usare la sua esperienza e i dati sullo schermo per avere un'idea accurata delle differenze reali tra 4 celle e 6 celle.

Passiamo direttamente alla fine del video per ascoltare le sue opinioni sui voli e guardare i dati registrati.

Eccoci alla fine di entrambi i voli. Prima, sullo schermo principale, vedremo il quad a quattro celle atterrare mentre il quad a sei celle in alto a sinistra riesce a volare più a lungo e completare un altro giro. I dati di fine volo ci mostrano che l'aeromobile è stato armato per un totale di 2 minuti e 39 secondi, ha tirato un massimo di 114 ampere e ha prelevato 16 milliampere-ora dalla batteria. Questo, rispetto al six silkwad che ha volato più a lungo, ha tirato un massimo di 64 ampere e ha prelevato solo 170 milliampere-ora dalla batteria, mostra l'aumento di efficienza del setup a sei celle, dato che è stato in grado di volare più a lungo e usare una percentuale minore della capacità della sua batteria.

Ora ascoltiamo cosa ha detto il pilota sul volo e le sue impressioni sui 6s: Per me le due parti più evidenti sono state il colpo a tutto gas fino allo split perché era più difficile recuperare e raggiungere quell'angolo piatto reale di cui parlavi, dove scendo e colpisco dritto, è stato più difficile. Penso che se lo guardi vedrai che oscilla un po' di più, e poi la curva a gomito subito dopo attraverso il cancello, diventava sempre più difficile uscire da quella curva. Questa potenza più duratura alla fine della batteria è una delle caratteristiche più notevoli dei quad a 6 celle. È anche coerente con l'amperaggio più basso sulle batterie e porta a una maggiore costanza come discuterà un principiante a seguire.

La differenza più grande direi che i 6s erano molto più facili da pilotare grazie alla loro costanza, è qualcosa che sarà difficile evidenziare mentre cerchiamo di fare test scientifici, perché ti senti più sicuro. La gente dirà che è soggettivo. Quindi le gare sono soggettive, è un gioco mentale oltre che un gioco di attrezzatura, quindi direi che la mia differenza più grande è che quando abbiamo fatto il full send con i 6s, sentivo ancora di poter andare veloce, mentre qui con la costanza dei 4s, che non è un full send, verso la fine faticavo a restare in pista.

La costanza durante l'intero volo è una delle cose più importanti per i piloti, perché piccoli cambiamenti nella gestione verso la fine del volo possono portare a incidenti.

Quando la batteria cala su 4s, la cosa più grande che ho iniziato a notare è che la tua regolazione diventa effettivamente più lasca, è come se stessi volando a 3s ora con la 6s 1300mah lipo per esempio, sono riuscito ancora a seguire facilmente le mie traiettorie grazie a questo, è qualcosa che mi è venuto in mente, ora con i 6s la tua tensione minima è effettivamente più alta rispetto alla tensione minima su 4s, si sente molto più costante, il tuo quad vola effettivamente in modo più costante.

Riassumendo, penso che i 6cm siano davvero il futuro delle gare man mano che le abilità dei piloti continuano a migliorare

e man mano che le gare diventano sempre più competitive, dobbiamo spingere ulteriormente i limiti della tecnologia

per ottenere tempi di volo più lunghi e voli più costanti. Ma come si collega tutto questo alla fisica?

Beh, è una nuova applicazione entusiasmante di una teoria che mira a mantenere la potenza riducendo al contempo il consumo di corrente a beneficio delle nostre batterie. Le gare FPV sono davvero una F1 per poveri, dove i consumatori devono continuare a spingere la tecnologia disponibile per massimizzare le prestazioni. Non ho dubbi che il futuro delle gare di droni coinvolga alta tensione, è emozionante vedere teorie come questa abbinate a test nel mondo reale che cambiano davvero lo sport come lo conosciamo.